交错圆柱

两圆柱在不同横向间距下表现出相同的振动与尾流模式，可视为独立圆柱的涡激振动。

Wang, Yuqi · 许福友 · 张占彪

Physics of Fluids 2025

技术优势

明确独立间距阈值

当横向间距 S/D ≥ 3 时，两圆柱的振动和尾流模式相同，下游圆柱的平均功率分布变得对称，幅值与上游圆柱相近，因此可将两圆柱当作独立涡激振动处理。

揭示涡融合促进振动

在 Vr = 7 和 11 时，随 S/D 增大，合并涡逐渐靠近下游圆柱后表面，使其下部负压增大，从而增强结构振动，解释了高约化速度下振动幅值上升的机理。

刻画振动模式分区

下游圆柱在 S/D 从 0 到 3 范围内出现多种流致振动模式，且特性随约化速度和横向间距变化；上游圆柱则主要经历涡激振动，为工程判断提供参考。

应用场景

• 圆柱结构流致振动：用于预测交错圆柱群的振动响应与尾流干涉，识别可简化为独立涡激振动的间距条件。
• 海洋工程结构：为海洋立管、平台桩腿等多柱体结构提供振动模式与载荷分布规律，指导避免有害共振。
• 流体力学实验：数值模拟结果可作为实验设计参照，用于验证或标定不同间距下流致振动的实验测量。