运动相位对薄平板断面气动自激力影响的数值模拟

摘要

为研究运动相位对气动自激力的影响，以计算流体动力学模拟为手段，通过改变振幅和运动相位差研究了薄平板断面气动自激力的非线性特性。结果表明：小振幅下，气动自激力与运动相位无关，符合流线型断面的经典气动力理论；随着运动振幅的增加，自激力的非线性特性体现在两个方面。其一是出现新的高阶分量，但振幅不变的情况下相位的变化不会产生新的自激力高阶分量；其二是相位变化会改变各阶自激力幅值，对各阶自激力幅值的占比有较大影响。小振幅情况下，运动相位对颤振导数几乎没有影响；随着振幅增大，颤振导数A₁^*、A₂^*、A₄^*、H₄^*参数对相位变化较为敏感，而A₃^*、H₁^*、H₂^*、H₃^*则对相位变化不敏感。这一特性表明，对于进入大振幅状态的流线型断面，由于气动自激力对自由度耦合相位的依赖性，传统的颤振导数气动力描述方式失效。

关键词

薄平板 / 运动相位 / 弯扭耦合 / 自激力 / 颤振导数