船舶力学
船舶力學
선박역학
JOURNAL OF SHIP MECHANICS
2013年
10期
1115-1125
,共11页
涡激振动%计算流体力学%RNG k-ε湍流模型%SST k-ω湍流模型
渦激振動%計算流體力學%RNG k-ε湍流模型%SST k-ω湍流模型
와격진동%계산류체역학%RNG k-ε단류모형%SST k-ω단류모형
vortex induced vibration%CFD%RNG k-εturbulence model%SST k-ωturbulence model
为应用计算流体力学的方法模拟圆柱体的涡激振动问题，文章采用有限体积法结合两种不同的湍流模型（RNG k-ε和SST k-ω湍流模型）求解时间平均的纳维尔-斯托克斯方程（RANS），对低质量比弹性支撑的刚性圆柱体在均匀来流中的的涡激振动问题进行了研究。计算对象参照Govardhan和Williamson的物理模型实验中的参数，通过比较两种湍流模型下圆柱体的振幅响应、频率响应及三个响应分支的水动力系数和尾涡模式，分析了两种湍流模型模拟结果的差异及原因，结果表明：RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的模拟结果差异很大，不论在振幅响应和频率响应上的计算上，还是对升力的谱分析上，SST k-ω模型的计算结果都更接近于真实的物理现象，并且采用SST k-ω湍流模型成功地模拟出了2P模式。因此从整体上说，SST k-ω湍流模型的模拟效果要优于RNG k-ε湍流模型。
為應用計算流體力學的方法模擬圓柱體的渦激振動問題，文章採用有限體積法結閤兩種不同的湍流模型（RNG k-ε和SST k-ω湍流模型）求解時間平均的納維爾-斯託剋斯方程（RANS），對低質量比彈性支撐的剛性圓柱體在均勻來流中的的渦激振動問題進行瞭研究。計算對象參照Govardhan和Williamson的物理模型實驗中的參數，通過比較兩種湍流模型下圓柱體的振幅響應、頻率響應及三箇響應分支的水動力繫數和尾渦模式，分析瞭兩種湍流模型模擬結果的差異及原因，結果錶明：RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的模擬結果差異很大，不論在振幅響應和頻率響應上的計算上，還是對升力的譜分析上，SST k-ω模型的計算結果都更接近于真實的物理現象，併且採用SST k-ω湍流模型成功地模擬齣瞭2P模式。因此從整體上說，SST k-ω湍流模型的模擬效果要優于RNG k-ε湍流模型。
위응용계산류체역학적방법모의원주체적와격진동문제，문장채용유한체적법결합량충불동적단류모형（RNG k-ε화SST k-ω단류모형）구해시간평균적납유이-사탁극사방정（RANS），대저질량비탄성지탱적강성원주체재균균래류중적적와격진동문제진행료연구。계산대상삼조Govardhan화Williamson적물리모형실험중적삼수，통과비교량충단류모형하원주체적진폭향응、빈솔향응급삼개향응분지적수동력계수화미와모식，분석료량충단류모형모의결과적차이급원인，결과표명：RNG k-ε단류모형화SST k-ω단류모형적모의결과차이흔대，불론재진폭향응화빈솔향응상적계산상，환시대승력적보분석상，SST k-ω모형적계산결과도경접근우진실적물리현상，병차채용SST k-ω단류모형성공지모의출료2P모식。인차종정체상설，SST k-ω단류모형적모의효과요우우RNG k-ε단류모형。
In order to apply Computational Fluid Dynamics to solve vortex induced vibration problem, RNG k-ε and SST k-ω turbulence models are adopted to predict transverse vortex induced vibration of elasti-cally supported rigid cylinder with low mass damping in a fluid flow. Experiment by Govardhan &Williamson is taken as reference. By comparing the peak amplitude, response frequency and hydrodynamic coefficients as well as wake modes of three different response branches at two different turbulence models, analysis of differences between two turbulence models are presented. Results indicate that there exist signif-icant differences between two turbulence models. In terms of advantages on the simulation of amplitude re-sponse, frequency response, spectral analysis of lift force and 2P vortex mode, SST k-ωmodel is better than RNG k-εmodel on the whole.
