基于涡激振动压力场模态分解的激振流场特征分析

摘要

流场数据中隐含了涡激振动的激振机理，模态分解是对流场数据的时空特征进行分析的有效方式之一。然而在发生涡激振动时，结构与网格、观测点的相对位置发生变化，难以直接对固定坐标下的观测数据进行特征分析。为此，本文采用平动参考系方法开展涡激振动的流场模拟与数据提取，提出激振流场模态分解的流动特征研究方法。采用平动参考系方法模拟低雷诺数圆柱的涡激振动现象，得到不同频率比下的压力场数据。采用本征正交分解法(POD)分解流动数据，得到圆柱周围及下游流场的空间模态与时间系数。结果表明，振动时模态能量发生了转移，第二、三阶模态是引起流致振动的关键因素，且模态频率在不同振动状态下存在规律性变化趋势。本文对发生振动的流场开展特征分解，可为流致振动问题的流动机理分析提供新的研究方法。

关键词

涡激振动 / 流场模拟 / 数据提取 / 平动参考系 / 本征正交分解(POD)