力学与实践

作者：孙旭, SUH C.Steve, 张家忠,

关键词：圆柱, 层流, 涡激扭转振动, 流-固耦合, 数值模拟,

横掠外流冲击下细长圆柱结构涡激振动问题在工程中广泛存在，已有研究多关注圆柱沿横向和/或流向的振动响应，对涡激扭转振动研究较少。本文采用流-固耦合数值模拟研究了偏心扭转圆柱在层流中的涡激振动特性。首先，建立了偏心扭转圆柱涡激振动力学模型，推导了控制方程和边界条件。然后，将基于特征线算子分裂的有限元解法、双时间步法、边弹簧近似法、广义-α方法和松耦合迭代解法相结合，针对层流诱发刚体扭转振动开发了一种通用流-固耦合解法，并采用基准算例进行了验证。最后，通过流-固耦合数值模拟，系统分析了偏心距、雷诺数、质量比对层流中偏心扭转圆柱涡激振动振幅、频率、流体载荷的影响规律及机理。

来源：2025年第1期

《力学与实践》期刊编辑部

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