上游圓柱固定條件下串列三圓柱渦激振動響應和尾流特性

摘要：應用基于嵌入式迭代浸入邊界法對雷諾數Re=100下串列三圓柱渦激振動進行了數值模擬,其中上游圓柱固定不動,中游和下游圓柱僅作橫向振動。三圓柱間距相同,間距比L~*= 1.2、2.0和5.0,折合流速U_r=3.0-25.0,質量比m~*=2.0。研究發現,各間距比下,串列三圓柱存在強烈的相互作用,中游和下游圓柱的振幅明顯大于單圓柱渦激振動的情況。隨著L~*的增大,圓柱振幅整體上減小,除個別工況外,下游圓柱的振幅均大于中游圓柱的情況。當間距比較小(L~*=1.2、2.0)時,St數隨折合流速的增加而緩慢減小;當間距比較大(L~*=5.0)時,St數幾乎不再隨折合流速變化,固定在St=0.15上。對尾流的研究發現,當振幅較小時,上游圓柱的剪切層將三圓柱包裹在一起,尾流與繞流時相似,表現為經典的卡門渦街;當振幅較大時,上游圓柱的旋渦/剪切層撞擊/重附著于下游圓柱上,圓柱之間存在強烈的相互作用,尾流表現為并排的兩列旋渦。