二維彈性平板繞流鎖定發生機理研究

賈文超，陳美霞，楊 丹

(華中科技大學 船舶與海洋工程學院，湖北 武漢 430074)

二維彈性平板繞流鎖定發生機理研究

賈文超，陳美霞，楊 丹

(華中科技大學 船舶與海洋工程學院，湖北 武漢 430074)

本文采用雙向流固耦合來研究一端固定二維平板渦激振動特性，通過動網格技術來實現流場和結構之間力和位移的相互傳遞。對不同雷諾數下平板繞流渦分離進行計算，成功捕捉到了鎖定現象，并對其發生機理進行研究。計算結果表明，當渦脫落頻率接近結構固有頻率、結構表面壓力分布與結構模態一致、尾渦強度達到一定水平，即可產生鎖定現象。

鎖定；雙向流固耦合；渦激共振

0 引 言

艦船螺旋槳發出的“唱音”是螺旋槳噪聲中一種非常特別的噪聲源，它的產生與流固之間強耦合作用密切相關，這種強耦合作用即為“鎖定”現象。由于鎖定現象涉及到流場和結構 2 個方面，其發生機理非常復雜。Philippe Ausoni等[1]以三維等直翼型為研究對象，進行不同來流速度下水動力性能和振動特性試驗，試驗成功捕捉到鎖定現象，當渦脫落頻率接近結構扭轉固有頻率時，結構振級達到最大，且在鎖定雷諾數區間內，渦脫落頻率均與結構固有頻率保持一致。A.Zobeiri等[2]對不同隨邊形狀三維等直翼在不同來流速度下的渦激振動特性進行了試驗研究，試驗結果表明，尖銳隨邊比更鈍的隨邊更能降低鎖定雷諾數區間內的振級，但對鎖定頻率大小及區間寬度影響較小。Eliasson R等[3]給出了相同來流速度不同隨邊形狀翼型結構的振級，對稱隨邊更有利于上下緣漩渦交替發放，從而激發較強的渦激振動；……