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摘要
该研究基于二维雷诺平均SST k-ω模型和三维大涡模型，对高宽比为1∶4的矩形柱涡激振动进行数值模拟，并从能量和流场的角度对其涡振机理进行对比和分析。先通过结合动网格技术的数值模拟方法，自编译UDF函数并将其嵌入Fluent软件，求解出矩形柱的振动响应；再将得到的结果与风洞试验的结果进行对比和分析；最后，从能量和流场的角度解释二维、三维数值模拟结果差异的原因。研究结果表明：二维、三维模型的数值模拟方法均能准确捕捉到矩形柱的涡激振动区间。其中，二维模型的幅值偏大。三维模型能更准确地捕捉到涡振振幅，三维与二维矩形柱模型在旋涡大小、结构形式和相位上的不同，使三维模型的升力整体小于二维模型的。但由于二维模型压力系数的均方差整体大于三维模型的，故可推测二维模型的输入能量大于三维的。这也是二维模型的振幅偏大的原因。该研究结果可以为类似桥梁断面的涡振数值计算提供参考。
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单位中铁大桥勘测设计院集团有限公司; 长沙理工大学
