二维圆柱涡激振动数值模拟中湍流模式适用性的探讨  

作　　者：曾攀 袁德奎[1] 杨志斌[1] 刘长根[1] 

机构地区：[1]天津大学机械工程学院力学系,天津300354

出　　处：《海洋科学进展》2018年第1期55-66,共12页Advances in Marine Science

基　　金：天津市自然科学基金重点项目--渤海叶绿素分布的年际变化特征及其水动力输运机理(16JCZDJC39400)

摘　　要：采用RANS结合4种湍流模型对低质量比单自由度涡激振动进行数值模拟,对比分析其对该问题的适用性。用四阶Runge-Kutta法离散运动方程,基于动网格技术处理圆柱振荡引起的网格运动,并对壁面条件的处理进行了细致分析。根据Williamson水槽实验,从振幅比、频率比响应、水动力系数及相位突变、尾涡模式等方面对比分析了4种模型的性能和表现,结果表明Standardκ-ω模型与实验差异较大;目前本类研究中运用较少的Realizableκ-ε模型也是可以适用于涡激振动计算的;κ-ω系列模型得到的最大振幅(0.55D)小于κ-ε系列模型的结果(0.87D);SSTκ-ω模型以及2种κ-ε模型都反映出锁定区振动频率fex与泄涡频率fst分离,其中SSTκ-ω模型较为接近实验结果;尾涡模式上,SSTκ-ω模型在各个分支与实验结果一致;总之,各种模型针对不同物理现象各有优势和缺陷。

关 键 词：涡激振动 低质量比 湍流模型 数值模拟 

分 类 号：P751[交通运输工程—港口、海岸及近海工程]