摘要：海洋平台的涡激运动(VIM)会使与之连接的锚链和立管系统发生严重的疲劳破坏,缩短其疲劳寿命,是海洋工程领域的研究热点。离散涡模型(DVM)具有不受网格限制、在涡量集中区分辨率高、可用大时间步长模拟高雷诺数流场的特点。本文应用满足流函数方程的离散涡模型模拟了高雷诺数下二维圆柱绕流和涡激振动(VIV)问题,有效还原了涡激振动中的锁定现象,验证了模型的准确性。同时提出该模型对多体结构涡激运动求解的处理方式。利用该方法模拟了二维单柱Spar平台以及多柱半潜平台模型的涡激运动,通过对平台受力曲线、横荡与纵荡位移以及频率响应的分析,得出了平台涡激运动的普遍规律,为Spar和半潜平台的结构设计提供了参考。

摘要：应用离散涡数值方法(Discrete Vortex Method,DVM)对弹性支承的二维圆柱绕流的涡激振动(VIV)问题进行数值模拟,研究单自由度横向运动系统、两自由度系统横向和流向耦合运动这两种模型的计算结果,得到了不同质量比、不同折合速度下的尾涡形状、受力系数和圆柱响应曲线,并分别提取了单自由度和两自由度两种模型所得到的横向振幅进行对比。总结出受质量比和自由度数影响的圆柱响应的变化规律,证实了锁定lock-in现象的发生过程。通过与实验结果的对比,验证了计算结果较为合理和可靠,说明离散涡方法是研究涡激振动问题的有效手段,并且它能够适应高雷诺数下的计算,并且认为圆柱的流向运动对涡激振动起着促进作用,在数值模拟中是应当予以重视的。计算过程采用FORTRAN语言编程实现。

摘要：离散涡方法(DVM)是一种无网格的涡运动算法,适用于解决易产生分离流的非定常问题,将其应用于结冰过程中的流场求解,在有效模拟分离流动的同时能避免冰形尖角对网格质量的影响。但离散涡方法基于不可压N-S方程,无法应用于预测可压缩流动下的结冰过程。本文在离散涡方法的基础上添加普朗特—格劳尔特压缩性修正,进行基于离散涡方法的可压缩流动下的数值模拟,并将其应用于翼型结冰预测;对流场分布、结冰冰形和结冰模型计算过程等仿真结果进行对比和分析。结果表明:引入压缩性修正后的离散涡方法能较好地模拟可压缩流动,与实验值相比,基于该方法得到的结冰数值模拟结果符合良好,对结冰数值模拟在工程上的应用提供了一定的参考。

摘要：以分离流和旋涡运动为主要特征的钝体绕流研究是现代流体力学发展的一个挑战性问题,其中应用十分广泛但也是最为困难的一个研究领域是用CFD方法研究流体和结构的动力相互作用。本文采用离散涡方法,结合南京长江公路三桥初步设计阶段斜拉桥方案主桥抗风性能研究的实际,阐明离散涡方法是桥梁气动弹性问题研究中的有效手段。

摘要：涡激振动是海洋立管造成结构疲劳损伤的主要原因,为了研究整流罩对大长径比柔性立管涡激振动的抑制效果问题开展了数值模拟。运用切片法的思想,在每个切面上利用离散涡方法计算二维涡激振动响应,并结合有限体积法和增量法,对准三维柔性立管在垂向上的结构振动特性进行了数值分析。经过对比发现,在0.4 m/s和1.2 m/s的流速下,长度为120m的立管在安装60°整流罩之后长柔性立管的横向振动幅值与裸管相比减小90%以上,振动模态从二阶和三阶降为一阶,尾流场的涡脱落模式更为稳定,说明整流罩对于大长细比柔性立管涡激振动的抑制效果十分明显。数值研究结果对于实际工程领域内整流罩的应用具有参考价值。

摘要：利用快速离散涡方法计算桥梁主梁断面的气动导数 ,来流为二维粘性不可压缩均匀流。使用边界元及新颍涡量边界条件的积分表示方法计算表面涡量 ,引入快速多极子展开及系数影响矩阵技术获得无网格方法 ,并由此快速计算涡元速度。使断面分别在扭转及竖向做强迫正弦振动 ,利用离散涡方法分别计算其气动力 ,并根据最小二乘法获取气动导数 ,采用 Sacalan的半逆解法确定颤振临界风速。以南京二桥闭口箱梁断面 (方案一 )为例 ,计算结果显示与实测结果有着合理的一致性。

摘要：[目的]高雷诺数下水翼绕流问题因其原理复杂、计算困难,一直是水动力领域关注的热点。基于涡量流函数的离散涡(D VM)模型是一种无网格方法,可有效克服数值粘性问题。同时,在涡量集中区分辨率高,可有效模拟高雷诺数流场中的旋涡运动。使用一种随机涡方法对高雷诺数下二维刚性水翼涡发放频率进行预报。[方法]以NACA 66系列水翼为例,与试验数据对比验证其对涡发放频率预报的准确性。应用此方法分析高雷诺数下来流速度及初始攻角大小对水翼涡发放频率的影响规律。[结果]结果表明:涡发放频率会随来流速度呈非线性增加;随着水翼攻角的增加,泄涡尺寸和涡强不断增大,泄涡频率降低。[结论]来流速度和水翼初始攻角对二维水翼涡发放频率有显著影响,可为螺旋桨桨叶二维剖面的涡发放机理探究,甚至全桨的振动噪声预报提供参考。

摘要：采用离散涡方法数值仿真了不同来流攻角下,固定与动边界叶栅绕流。在设计工况时流动接近定常流动。而变 工况时流动具有明显的非定常特征。特别是当攻角较大时,流场中存在着激烈分离,流动具有不稳定性。分离流动与旋涡 的分布息息相关。当来流角从20°到60°逐渐增大时,前驻点从背面经前缘点向腹面移动。固定叶栅与振动叶栅时的绕流 有明显的不同。振动叶栅绕流,流体决不是简单地随叶栅作同样的振动。

摘要：基于多学科理论建立了极端环境下球锥体烧蚀、剥蚀的数理模型。利用离散涡方法计算流场与球锥表面压力分布,采用三方程烧蚀模型计算热化学控制机制下的烧蚀速率;引入颗粒轨道模型求解剥蚀颗粒的运动,编程计算高温高压燃烧室内球锥形烧蚀试件的绕流场及剥蚀颗粒的运动轨迹。研究表明:烧蚀对球锥体的绕流影响显著,球锥体的涡云较快地转变为不对称结构;且随着时间的增长,烧蚀球锥的线动量逐渐高于无烧蚀球锥的。剥落的颗粒总在涡云附近聚积,且随着涡云转变为不对称结构,颗粒的运动迹线不再对称,颗粒分布将逐渐变得杂乱无章。该研究可为热防护设计提供参考。

摘要：采用离散涡方法(Discrete Vortex Method,DVM)研究弹性支承的二维圆柱绕流问题,成功的模拟出涡激振动(VIV)这一现象,与实验对比得到了较好的结果。并且在前人研究成果的基础上,对离散涡方法的精度加以改进,证实了这一方法在研究涡激振动问题上的可靠性和易行性,以及适应高雷诺数下计算的优点。