龚慧星,刘志文

(湖南大学　风工程与桥梁工程湖南省重点实验室，湖南　长沙　410082)



矩形断面柱体涡激振动数值模拟与机理分析

龚慧星,刘志文

(湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室，湖南长沙410082)

针对结构涡激振动问题，分别采用雷诺平均SSTk-ω湍流模型和大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)求解不可压缩黏性流体N-S方程，将Newmark-β法嵌入并行Fluent UDFs中以求解结构振动响应，结合滑移网格和动网格技术建立了结构涡激振动数值模拟方法。对矩形断面柱体进行不同折算风速下的竖向涡激振动响应计算，将计算结果与风洞试验结果比较，对矩形断面柱体涡激振动机理进行探讨。结果表明：矩形断面柱体竖向涡激振动响应数值模拟结果与风洞试验结果总体吻合较好，三维大涡模拟结果优于二维数值模拟结果；一个振动周期内涡激力所做功随折算风速的变化与无量纲振幅随折算风速的变化相似；矩形断面涡激力与位移时程相位差随锁定区折算风速变化而变化，在锁定区起始点相位差为0，振幅最大处相位差约为45°，锁定区结束点处相位差约为180°。

桥梁工程；矩形断面；并行计算；涡激振动；动网格；滑移网格

0　引言

涡激振动是由于结构尾流区旋涡脱落所引起的一种振动现象，具有强迫、自激、限幅等特点，是一种典型的非线性振动。实际工程结构如桥梁、高层建筑、索、热交换管及钻井平台立管等都有可能发生涡激共振，对结构疲劳性能和使用性能具有重要影响，因此必须予以重视[1]。……