近壁弹性圆柱多模态涡激振动响应及尾流模式
来源：振动与冲击杂志2025年第12期北京时间：
作者：杜牧远，张志猛zhimengzhang，及春宁，黄韬霖
单位：天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津300350
摘要：采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对雷诺数Re=300下两端铰接近壁弹性圆柱的涡激振动进行了三维直接数值模拟研究。圆柱的长细比L /D = 25，间隙比G/D为0.6~1.6，分别对应圆柱完全被边界层覆盖、半浸没于边界层以及完全处于边界层之外。研究发现：在单模态振动情况下，G/D = 0.6和1.1时近壁弹性圆柱的振动和升、阻力系数均表现为单一频率主导，在G/D = 1.6时固有频率附近出现双频分量。多模态下，由于多阶振型的激发和叠加，圆柱振幅和升、阻力系数均表现出行波的时空分布特性。壁面边界层的向上卷起并与圆柱上侧脱涡的融合以及边界层对下侧脱涡的抑制是造成圆柱上下两侧脱涡不对称的主要原因。随着间隙比的增加，脱涡抑制的作用减弱，尾流表现为‘1S’，弱‘2S’和‘2S’的脱涡模式。多模态振动及其升、阻力的频谱具有多频特性，并且顺流向和横流向的振动响应是解耦的。<br>
关键词：涡激振动；弹性圆柱；近壁面效应；多模态振动；间隙比
