绕单自由度涡激振动圆柱的速度环量的时空分布特征

发布时间：2024-06-30 03:07

　　对低质量比(质量比为8.63)的单自由度圆柱的涡激振动进行了数值模拟,模拟中选取了四组折合速度(第一组对应位移响应的初始分支,另三组对应下端分支)。模拟所得的圆柱运动响应和升力系数与Williamson的相应实验结果相符。根据模拟所得的流场对各组案例中绕圆柱的速度环量进行了计算和分析,结果表明:①无量纲化速度环量在时空上总体呈交替的条带分布,条带的斜率和宽度分别对应于环量向外传播的速度与环量的变化周期,条带斜率随来流速度增大而增大;②经验正交函数(EOF)分解得到的第1和第2空间模态包含了环量时空分布的主要信息,且其均对应于第一主频;③环量均方根值沿径向的分布在初始分支段与下端分支段之间有显著区别,导致这一差别的主要原因是其对应的尾流脱涡模式不同——分别对应于2S和2P模式。

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【部分图文】：

图2升力系数响应Fig.2Responseofliftcoefficient

礁??.14530.24240.19060.1775Exp-CLRMS1.13180.23680.18510.1689CL均方根值的相对误差/%1.192.352.985.08CL频率/s-10.37840.43500.44730.4550Exp-FCL0.37900.43010....

图3振动圆柱的无量纲化速度环量空间分布（一个完整周期内）与无量纲化速度环量的EOF分解结果（Z为EOF分解得到的模态值；S为固定圆柱；V为振动圆柱；M1和M2分别表示第1和第2模态）Fig.3Thespatialdistributionofnon-dimensionalizedvelocitycirculationofvibrationcylinderinanentireperiodandresultsofEOFdecompositiononnon-dimensionalizedvelocitycirculation(

水动力学研究与进展A辑2020年第2期234***11121***21222***12n*nmnmmmnΓ(10)1iimii=λρ=λ(11)表8中给出了8组案例速度环量场的EOF分解的前两个模态的结果。在所有算例中，前两个模态的总贡献率均达到97%，集中了空间分布的主要信息，....

图4无量纲化速度环量Γ*的空间分布：a)固定圆柱b)振动圆柱（RMS表示均方根值）Fig.4SpatialdistributionofΓ*:a)Stationarycylinderb)Vibrationcylinder(RMSmeansrootmeansquaredvalue)

?淖芴宸植迹虎谙?端分支段（见图3c中Ur=[6.4,8.69,9.1]），Ur≈8.69和Ur=9.10的第1和2模态变化趋势相同，与Ur=6.40的结果仅在相位上存在180°相位差。同一折合速度下，两条外包线的极值点均与图3c中第1模态的极值点对应的径向位置相同，第2模态的极....

图5振动圆柱无量纲化涡量场云图Fig.5Dimensionlessvortexfieldofvibrationcylinder无量纲化环量的极值在下端分支段比初始分支段

静雪凌子，等：绕单自由度涡激振动圆柱的速度环量的时空分布特征235包线对EOF分解结果进行进一步的分析。比较图3c固定实验四组案例，Ur=5.18和Ur=6.40的第1模态变化趋势及其极值幅度大致相同，Ur≈8.69和Ur=9.10仅在相位上与前两组结果存在180°相位差；随来流....

本文编号：3998295