双自由度变截面圆柱涡激振动数值模拟

针对海洋工程中常见的涡激振动问题，探讨了变截面圆柱形式对涡激问题的抑制效应。将立管振动简化为质量-弹簧-阻尼系统，基于SST k-ω湍流模型联合使用有限体积法对圆柱的涡激振动问题进行研究，采用四阶Runge-Kutta法求解圆柱在涡激作用下的振动响应。讨论了二维圆柱涡激振动的振幅、振动轨迹及涡脱形态，并验证分析方法，在此基础上对三维变截面圆柱的涡激振动问题进行模拟分析。结果显示，变截面圆柱的振动幅度较圆柱的振动幅度有所降低，变截面圆柱的突变处会对涡柱产生“割裂”的影响。该结论为涡激振动抑制效应研究及模型试验提供依据。