粗糙圆柱体在尾流干扰作用下的强迫横向振动分析——基于拉格朗日离散涡方法的数值研究 Victor Hugo Gava Filho, Gabriel Ferraz Marcondes de Carvalho, Luiz Antonio Alcantara Pereira

《Applied Sciences》：Analysis of Forced Transverse Vibration of a Rough Circular Cylinder Subjected to Wake Interference—Numerical Investigation Using the Lagrangian Discrete Vortex Method Victor Hugo Gava Filho, Gabriel Ferraz Marcondes de Carvalho and Luiz Antonio Alcantara Pereira

　　摘要：本文通过数值方法研究了两根等直径圆柱在来流方向上串联排列时的流动现象。上游圆柱固定不动，下游圆柱位于尾流干扰区域内，两圆柱的轴线间距为L=5D（D为圆柱直径）。在雷诺数Re=65,000的条件下，下游圆柱在上游圆柱的尾流中受到横向振动激励，以探究尾流诱导振动（WiIoW）现象。无量纲振动幅度被设定为A/D=0.15，减小后的流速为URe=5。现有文献指出，WiIoW现象是由于来流尾流与下游柔性结构相互作用产生的，在这种作用下，下游圆柱会在较宽的速度范围内显著振动，并且横向流体力与圆柱的运动方向不同步。该现象有时会与共振现象同时出现，即下游圆柱以类似于单圆柱涡流诱导振动（VIV）的频率进行振动。研究结果表明，在未考虑表面粗糙度的情况下，两种振动模式（WiIoW和VIV）均能被独立识别。本文的主要贡献在于揭示了圆柱表面粗糙度的变化会打乱WiIoW模式的同步性，但同时通过谐波频率的出现促进了两种振动模式的重新同步，从而揭示了这两种振动模式之间的竞争关系。