第21卷第4期2023年4月动力学与控制学报JOURNALOFDYNAMICSANDCONTROLVol.21No.4Apr.2023文章编号:1672-6553-2023-21(4)-048-011DOI:10.6052/1672-6553-2023-0432023-03-01收到第1稿,2023-04-02收到修改稿.*国家重点实验室开放研究基金项目(BHSKL21-03-KF),长沙理工大学校级科研资助项目(CX2021SS18),StateKeyLaboratoryOpenRe-searchFund(BHSKL21-03-KF),ChangshaUniversityofScienceandTechnology(CX2021SS18).†通信作者E-mail:cehanyan@csust.edu.cn基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析*洪泽宇1董国朝1韩艳1†李凯2(1.长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室,长沙410114)(2.西北工业大学航空学院,西安710072)摘要为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SSTk-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算的准确性.随后,对流场的瞬时状态进行可视化分析,以z方向涡量值为基本物理量,基于动力学模态分解(DMD)方法对其静态与涡振态流场模态进行了对比分析.结果表明:在涡振发展的不同阶段,主导流场的模态频率不同,主模态频率会由静态涡脱频率向结构固有频率转变,此主模态的转变表征了流固耦合的内在机制;与静态矩形相比,涡振态矩形由于运动诱导涡的存在,导致其前缘涡与尾缘涡的相位差减小,前缘涡与尾涡而合并时前缘涡占据主导,使得在尾缘脱落的Karman涡相关性减弱,形成了涡振锁频现象.关键词动力学模态分解,模态特性,矩形断面,涡激振动,动网格中图分类号:TU311.3;TU333文献标志码:AModalAnalysisofVortex-InducedVibrationinRectangularSectionBasedonDMDMethod*HongZeyu1DongGuochao1HanYan1†LiKai2(1.SchoolofCivilEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha410114,China)(2.SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)AbstractInordertoinvestigatethemodeevolutionlawandvortexvibrationgenerationmechanismofrectangularsectionflowfieldundervortex-inducedvibration,two-dimensionalnumericalsimulationofvortex-inducedvibrationofrectangularsectionwithaspectratioof5∶1wascarriedoutbasedonReyn-oldsmeanSSTk-ωmodel.TheCFD/CSDinterleavediterativesolutioncombinedwiththedynamicgridtechniquewasu...
