水流攻角对有限长圆柱涡激振动影响机理研究

来源：振动与冲击杂志2025年第8期北京时间：

作者：段德荣me_duandr@ujn，代森良，王慕豪，张晓娅，张辉，杨学锋

单位：济南大学机械工程学院，济南250022

摘要：海工装备中有限长圆柱不同的工作姿态会产生不同的水流攻角冲击作用，为了揭示水流攻角对有限长圆柱涡激振动响应影响机理，采用三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型，对不同攻角下有限长圆柱进行双向流固耦合数值计算，并通过试验验证了数值结果的准确性。研究结果表明：攻角的增大会使得结构两侧流体流速不平衡加剧，升力和阻力均增大，且升力比阻力变化明显，导致有限长圆柱的振动响应随攻角增大而提高。攻角由0°增大到2°和4°时，自由端横流向振幅增加了7.3%和21.2%，顺流向振幅增加了6.3%和24.6%，顺流向涡激振动的振动主频不再是横流向的2倍。由于自由端和固定端的存在，干扰了圆柱后方的漩涡的形成和脱落，攻角越大，尾流漩涡脱落的宽度越宽，有限长圆柱振动幅值越大。<br>

关键词：水流攻角；涡激振动；流固耦合；有限长；自由端