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题名低雷诺数下偏心扭转圆柱涡激振动特性研究
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作者
孙旭
suhc.steve
张家忠
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机构
中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室/石油工程教育部重点实验室
得克萨斯农工大学机械工程系
西安交通大学能源与动力工程学院
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出处
《力学与实践》
2025年第1期87-97,共11页
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基金
深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室开放课题(BIPT2021002)资助。
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文摘
横掠外流冲击下细长圆柱结构涡激振动问题在工程中广泛存在,已有研究多关注圆柱沿横向和/或流向的振动响应,对涡激扭转振动研究较少。本文采用流-固耦合数值模拟研究了偏心扭转圆柱在层流中的涡激振动特性。首先,建立了偏心扭转圆柱涡激振动力学模型,推导了控制方程和边界条件。然后,将基于特征线算子分裂的有限元解法、双时间步法、边弹簧近似法、广义-α方法和松耦合迭代解法相结合,针对层流诱发刚体扭转振动开发了一种通用流-固耦合解法,并采用基准算例进行了验证。最后,通过流-固耦合数值模拟,系统分析了偏心距、雷诺数、质量比对层流中偏心扭转圆柱涡激振动振幅、频率、流体载荷的影响规律及机理。
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关键词
圆柱
层流
涡激扭转振动
流-固耦合
数值模拟
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Keywords
circular cylinder
laminar flow
vortex-induced rotational vibration
fluid-structure interaction
numerical simulation
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分类号
O353.4
[理学—流体力学]
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