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《天津大学》 2010年
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圆柱绕流及涡激振动的二维数值模拟

丁代伟  
【摘要】:圆柱绕流假设圆柱是固定的,属于空气动力学的范畴,而圆柱涡激振动考虑圆柱的振动,属于气动弹性力学范畴。本文将采用数值模拟的方法对这两种现象的特点进行分析,为工程研究和实践提供参考意义。 针对圆柱绕流现象,起决定作用的是雷诺数,但还受到许多因素的影响,如阻尼比,来流湍流度,下游边界条件等。本文首先建立单圆柱和串列双圆柱绕流的二维流场模型,采用CFX流体软件计算Re=200时的单圆柱绕流,并将结果与文献已有结果对比,证明该计算方法的可靠性。其次数值计算不同雷诺数条件下的单圆柱绕流,得出升力系数、阻力系数以及斯托罗哈数的变化规律,通过流线图和速度云图分析流场的变化。然后研究不同间距条件下串列双圆柱的绕流,对升力系数、阻力系数进行分析,从而得出双圆柱绕流的临界间距,利用流线图和速度云图分析不同间距时的流场变化。 涡激振动现象在土木结构当中经常发生,特别是在大跨度桥梁当中,涡激振动极易引起主梁和拉索的振动。本文针对圆柱涡激振动现象,采用Ansys软件和CFX软件数值模拟流固耦合问题,将二维圆柱体简化为质量弹簧阻尼系统,并对单自由度的质量弹簧系统进行模态分析验证数值模型的准确性。保持圆柱结构参数不变,通过改变风速捕捉锁定区间,分析圆柱及流场在锁定区间和非锁定区间内的不同响应。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U441.3

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