垂直震荡圆柱引起的波形不稳定及非线性吸力研究

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• 论文作者：江召兵 ; 谢兴坤
• 年：2016
• 作者机构：解放军理工大学野战工程学院道桥教研中心;
• 论文关键词：数值模拟 ; 震荡圆柱 ; 三维波形 ; 吸力 ; 多周期
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：P75
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：30k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

在近岸和海洋工程中,流场变化、结构物受力和运动是工程关注的焦点问题。研究者发现即使是简单的垂直震荡圆柱也能激发出三维不稳定波形(H.Punzmann,N.Francois,et a1.Nature Physics,2014),从而引起结构物受力的变化。本文从数值模拟的角度研究垂直震荡圆柱引起的波形不稳定特性,进而分析圆柱所受到的吸力特性。数值模拟的工具基于OpenFOAM中已有模块,求解不可压缩Navier-Stokes方程和自由表面VOF(Volume ofFluid)方程,并对动网格功能进行改进和开发,模拟自由表面上圆柱的垂直震荡。结果表明:当相对加速度ac<1时,产生二维稳定的平面波,此时圆柱所受到的垂向力的方向为向上(斥力);当相对加速度ac>1时,产生不稳定三维波形,垂向力的方向为向下(吸力)。在所有计算的算例中,吸力有明显的多周期现象,且平均吸力值与相对加速度呈现出反比例关系。非线性吸力特性和多周期现象,有助于解释极端海况下船舶的失事原因和海底滑坡引起的非线性海啸波。

引文