基于尖锐界面浸没边界法的弹性分流板流致振动的计算建模与分析
流体动力学
2020-05-07 v1 应用物理
摘要
我们介绍了一个自研流固耦合（FSI）求解器的开发与基准验证。采用隐式分区方法耦合基于尖锐界面浸没边界（IB）法的流动求解器与基于有限元法的结构求解器。本工作中，利用动态欠松弛格式加速该耦合。与使用恒定欠松弛参数的耦合相比，修正后的耦合快约两到三倍且数值稳定。该求解器针对两个 FSI 基准算例进行了验证：薄而有限厚度的弹性分流板附着于圆形或方形刚性圆柱的背风侧，受层流作用。在这些二维基准中，流动诱发板内波状变形，并达到周期性自持振荡。我们采用该 FSI 求解器，在基于圆柱直径定义的雷诺数（）为 100 的均匀层流自由来流中，分析板在宽质量比与弯曲刚度范围内的流致振动（FIV）。在给定 下，二维数值模拟表明板的 FIV 仅有效依赖于质量比与弯曲刚度。板振动的最大位移出现在锁频区，此处耦合流固系统的涡脱落频率接近分流板的固有频率。我们简要讨论了不同质量比与弯曲刚度情形下的尾流结构与相图。
引用
@article{arxiv.2005.02758,
title = {Computational Modeling and Analysis of Flow-induced Vibration of an Elastic Splitter Plate Using a Sharp-interface Immersed Boundary Method},
author = {Anup Kundu and Atul K. Soti and Hemanshul Garg and Rajneesh Bhardwaj and Mark C. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.02758},
year = {2020}
}