基于PC NewmarK-β法的流固耦合渦激振動數(shù)值模擬.pdf

1、渦激振動現(xiàn)象在土木工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常發(fā)生。當(dāng)粘性流體（風(fēng)、水流）流經(jīng)大跨度橋梁、高層建筑物、高聳煙囪、海上石油鉆井平臺、海底管線等具有一定柔度的結(jié)構(gòu)時，都會產(chǎn)生渦激振動的問題。當(dāng)流體在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生渦脫落的頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率接近時，結(jié)構(gòu)與流體之間會發(fā)生共振現(xiàn)象而致使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生大幅的振動，會對結(jié)構(gòu)造成影響。因此，對于渦激振動問題的研究是十分必要的。
　　本文提出了采用基于PC Newmark-β法的流固耦合方法進行渦激振動數(shù)值模擬，改進

2、了傳統(tǒng)的基于Newmark-β法的順序流固耦合方法需要對渦激力作近似處理的不足，能夠獲得更穩(wěn)定更可靠的數(shù)值計算結(jié)果。以Fluent計算流體力學(xué)軟件為研究工具，為實現(xiàn)動網(wǎng)格自行編寫了基于PC Newmark-β法的分別求解二維兩自由度、三維多自由度流固耦合問題的UDF。對低質(zhì)量比的二維圓截面的渦激振動進行了數(shù)值模擬，取得了與實驗相吻合的結(jié)果，并從振動頻率、渦激力、相位、能量轉(zhuǎn)換、渦脫落形態(tài)等多個角度詳細(xì)分析了正、負(fù)掃頻段渦激振動模式的區(qū)別