不同截面形状柱体流致振动的CFD数值模拟

利用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟时不同截面形状弹性支撑柱体的流致振动现象。柱体运动简化为质量-弹簧-阻尼系统。柱体周围流场采用求解，将方法代码写入用户自定义函数(UDF)求解振动方程，柱体与流场间的非线性耦合作用通过动网格技术来实现。研究不同截面形状对柱体振动形式的影响，圆柱和六边形柱在整个频率比变化范围内始终表现为涡激振动，而方柱和三角形柱随频率比的增大则发生由驰振向涡激振动的转化，捕捉到转化的临界频率比。考虑了流向振动对横向振动的影响，得到了两自由度模型柱体的质心运动轨迹，结果表明柱体以横向振动为主。分析了气动力系数、位移特征值和尾流区涡结构随频率比的变化，获得“拍”和“相位开关”等重要现象，验证了该文数值模拟方法的正确性。