Погудалина С.В.   Федорова Н.Н.  

Математическое моделирование аэроупругого взаимодействия турбулентного воздушного потока со стержнем, жестко закрепленным с одного конца

Reporter: Погудалина С.В.

В работе представлены результаты численного моделирования колебаний упругого стержня, установленного перпендикулярно внешнему потоку. Моделирование выполнено в расчетном комплексе ANSYS с использованием технологии двунаправленного сопряжения (2FSI). Движение воздушной среды описывается на основе трехмерных нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, а движение стержня – нестационарными уравнениями теории упругости с учетом геометрической нелинейности. В данной работе, в отличие [1], изменены высота стержня и  плотность материала стержня.
В работе представлены результаты модального и сопряженного расчета. Получены собственные частоты и формы колебаний стержня. Исследован процесс возбуждения колебаний упругой модели под действием внешнего потока и определено его напряженно-деформированное состояние. Проанализирована структура и описаны особенности течения воздуха в окрестности модели.
Анализ численных результатов показал, что в первый временной период стержень совершает продольные колебания с первой собственной частотой, амплитуда которых быстро затухает. В следующий период времени под действием периодической нагрузки, обусловленной формирующейся за стержнем вихревой дорожкой Кармана, развиваются колебания в поперечном направлении. Начиная с момента t=0.8 с, отрывная зона за телом приобретает неоднородную по высоте структуру. Вихри срываются с боковых кромок модели на различной высоте, и в результате формируются 3 дорожки Кармана. При t = 1 с амплитуда колебаний стержня в поперечном направлении достигает максимального  значения, а затем амплитуда поперечных колебаний снижается. С момента t = 2 с устанавливается квазипериодический характер поперечных колебаний с постоянной амплитудой, а структура течения в окрестности модели остается неоднородной по высоте.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90163.

Список литературы. [1] Погудалина С. В. Федорова Н. Н. Вальгер С. А. Сопряженный расчет взаимодействия воздушного потока с упругим стержнем квадратного сечения, закрепленного на подложке. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016. № 5 (689). С. 11–20.


To reports list