低雷诺数下二自由度圆柱涡激振动时的流动和传热

采用数值方法研究了低雷诺数下流体扰流圆柱发生涡激振动时流体的流动、圆柱的振动及流体与圆柱之间的传热特性。采用有限体积法求解Navier-Stokes方程获得流场，同时采用四阶龙格-库塔算法求解圆柱的运动特性，分析了不同雷诺数和折合速度U_r对二自由度圆柱涡激振动及其传热的影响。结果表明：在不同折合速度下圆柱振动会呈现“8”形运动轨迹，涡脱落模式为“2S”;圆柱涡激振动时传热强弱受自身涡脱落频率和振动幅度的影响；对于二自由度涡激振动圆柱，当U_r=4时圆柱涡脱落频率最接近圆柱的固有频率，圆柱振动剧烈，振动幅度大，同时传热最强，且二自由度涡激振动圆柱的时间平均努塞尔数明显大于一自由度圆柱。