基于浸入边界法的涡激振动流固耦合数值模拟方法

摘要

针对涡激振动的精确数值模拟,基于浸入边界法建立了一种处理涡激振动问题的流固耦合分区迭代数值求解模型,采用浸入边界方法处理振动结构的移动边界,并在Navier-Stokes方程中添加附加体力项以体现流固之间的相互作用。为实现流体与固体之间的强耦合作用,采用分区算法,在同一时间步内进行多次迭代求解直至收敛。为验证该方法,选用静止圆柱绕流与圆柱的“8”字涡激振动两个算例,与前人试验及数值计算所得结果展开对比,结果表明,该方法对涡激振动问题具有良好的适用性,有效性与准确性。研究成果可为工程领域中涡激振动问题的精确数值模拟提供了一种有效的计算方案。