风机塔筒流致振动的高精度数值模拟方法研究

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：王柯钦,王志成,姜孝谟

单位：浙江大学 能源工程学院, 杭州 310027,大连理工大学 能源与动力学院, 大连 116024,大连理工大学 能源与动力学院, 大连 116024,大连理工大学 能源与动力学院, 大连 116024

摘要：采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快速傅里叶变换得到功率谱密度与频率在高度方向上的关系。利用λ2涡识别方法对流场漩涡分布进行可视化处理。结果表明,不发生流致振动时受力在高度方向有一定对称性,且在y方向上呈周期性摇摆。二维涡量云图显示其漩涡尾迹呈标准的2S模式。发生流致振动时受力和位移整体集中在圆柱顶端,y方向上由于对称性而产生周期性的摇摆。在频率为0.127时发生锁定现象,产生较大的位移和力。流场漩涡分布变得更加离散和复杂。最后,通过整合计算结果,初步判定高精度谱元法在模拟风机塔筒流致振动的研究中有足够的精度和应用范围。

关键词：数值模拟,流致振动,谱元法,坐标变换,风机塔筒,

基金资助：大连市创新领军人才(2022RG10),沈阳市揭榜挂帅项目(22-316-1-16),辽宁省揭榜挂帅项目(2023JH1/10400084)资助.