王军雷， 吴金星， 丁 林， 任保增

(1.郑州大学 化工与能源学院，郑州 450001；2.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400044)



完全湍流剪切层对圆柱涡激振动特性的影响

王军雷1,2， 吴金星1， 丁 林2， 任保增1

(1.郑州大学 化工与能源学院，郑州 450001；2.低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400044)

为研究完全湍流剪切层(2×104～4×104

涡激振动；质量阻尼比；流固耦合；旋涡脱落；湍流剪切层

圆柱绕流是流体力学研究中经典的自然现象，同时也是流场配置最为基本的钝体绕流形式.在绕流现象发生时，圆柱会在交替的旋涡脱落作用下受到周期性激振力从而发生涡激振动(vortex-induced vibration，简称VIV)[1-3].若钝体的涡激振动频率与其固有频率较为接近，则振动频率会被锁定，当继续提高流速时，圆柱振幅增大而振动频率基本保持稳定，此为同步性(锁定)现象.Bearman等[4]和Feng[5]通过风洞实验和水槽圆柱绕流实验研究了圆柱绕流的同步性现象.其中Bearman发现同步性现象按其振幅大小及频率锁定情况分为初始分支、上部分支和下部分支3个阶段；Feng首次在风洞实验观测到了上部分支消失的现象.在工程应用中，“锁振”往往被作为有害的自然现象需要预测和消除，近年来却出现了利用锁振现象进行能量收集的研究工作[6-9].

Zdravkovich[10]定义了光滑圆柱绕流在不同雷诺数(Re=ud/ν，u为来流速度，l为圆柱直径，ν为流体运动黏度)下的15个分支，并且将亚临界区域划分为5个区域:基于剪切层过渡理论的有3个区域，分别……