基于IBM法的低雷诺数下涡激振动高质量比效应的研究

• 作者: 郭涛 张纹惠 王文全 罗竹梅
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 锐利界面法 浸入边界法 高质量比 涡激振动 圆柱绕流 锁定区间
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 土木工程学科|CIVIL ENGINEERING
• 页码范围: 222-232
• 页数: 11页
• 分类号: O35
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.07.0566

摘要

由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出.为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80～150)流场中,不同高质量比(m*=14.8～280)、阻尼比(ξ=0.0012～0.036)和质量-阻尼比组合m*ξ对涡激振动的影响.结果表明:通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和有效性;在高质量比情况下,Re＜100时,结构发生"弱锁定"现象,Re=100～130时,发生传统的"锁定"现象,且发生共振时Re=110,位于锁定区间靠近Re数较小的一侧,当Re=130时,开始摆脱锁定,且升力与振动响应出现"相位突变"现象;m*、ξ对锁定区间的影响并不大,但是质量-阻尼比组合m*ξ相同时,质量比对涡激振动的影响更加显著,即质量比低的结构系统发生涡激振动时的锁定区间更广(Re=90～140),m*=14.8的高质量比系统比m*=148的较高质量比系统提高了 1.67倍,而且共振时对应的雷诺数也减小;发生共振时,尾涡脱落均为"2S"模态,最大振幅均为0.5D左右,无太大变化,即高质量比和较高质量比对振幅和锁定区间的影响并不大,但是随着ξ的增加,振幅比Y逐渐减小,振动受到了抑制.