基于协同仿真方法的U型橡胶结构涡致振动研究

• 作者: 熊小慧 唐明赞 汪海燕 朱亮 李小白
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 流固耦合 协同仿真 U型结构 涡致振动 高速列车
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 82-90
• 页数: 9页
• 分类号: U271.91
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2019.0076

摘要

利用软件STAR-CCM+和Abaqus对气动载荷作用下U型橡胶结构涡致振动现象进行流固耦合协同仿真分析,并设计风洞试验对数值计算方法进行验证.流体场采用三维非定常粘性不可压缩k-ω湍流模型,固体场采用动隐式线弹性模型,研究了不同空气流速对U型橡胶结构变形及振动的影响规律,分析了U型橡胶结构振动频率与旋涡脱离频率的相互关系.结果表明,U型橡胶结构受到气动载荷作用由静止产生弯曲变形,风速越大其结构产生的弯曲变形量越大,并且弯曲变形振动频率接近一阶固有频率.当结构受到的气动力、弹性力、惯性力趋于平衡,结构上空气旋涡脱离导致结构持续振动,风速较低时,旋涡脱离的能量不足以强迫U型橡胶结构的振动与涡脱频率相一致.随着风速的增大,U型橡胶结构的振动是由旋涡脱离导致的受迫振动.