钝体绕流现象在自然界和工程中广泛存在,微风拂面、落叶飘摇、鱼翔浅底、鹰击长空等都是流体绕过钝体的生动体现,土木、桥梁、环境、海洋、航空与航天、交通、传热、核工程等领域都存在大量的钝体绕流问题。流体绕过钝体会出现边界层的发展与分离、旋涡的产生、脱落与迁移,产生周期性脉动的流体作用力,引发钝体的振动响应,表现出涡激振动、驰振等流固耦合现象,在传热过程中还受到温度分布、热浮力等影响,存在复杂的热流固耦合效应。

1878 年,斯特劳哈尔由琴弦振鸣实验定义了斯特劳哈尔数;1911 年冯·卡门提出了钝体绕流尾部交替脱落的卡门涡街,此后的100多年来,大量的学者对钝体绕流和流致振动问题进行了实验和数值模拟研究。明晰钝体绕流、流致振动的机理是更好地解密自然、拓展工程应用的前提。然而,关于这方面的专著较少,斯特兰科维奇(Zdravkovich)曾出版过《圆柱绕流》的专著,分为基础与应用上、下两册,但钝体不局限于圆柱,由绕流引起的流致振动响应更是实际关注的重点问题,只有了解钝体振动响应的触发机制、响应行为,才能更好地控制或利用振动。笔者在该领域研究已累积逾10 年,开展了一系列的钝体绕流与涡激振动方面的实验和数值研究,本书对过去的研究工作进行总结归纳。

全书共5 章。第1 章阐述钝体绕流及涡激振动研究的现状;第2 章介绍串列半圆柱、串列三圆柱等典型群柱布置形式与结构的绕流特性;第3 章对比分析平板分离盘、波浪形分离盘等圆柱被动控制效果;第4 章评价喷气射流主动控制、平板分离盘被动控制、波浪形分离盘被动控制、C 形整流罩被动控制等涡激振动抑制手段的效果;第5章阐述串列双圆柱、不同形状串列柱体的流致振动响应,分析流场干涉和耦合响应特性。

朱红钧,男,1983年生,江苏靖江人,先后获河海大学环境工程学士、流体力学硕士,四川大学港口、海岸及近海工程博士学位,现为西南石油大学教授/博导。主要从事石油管柱多场多相耦合力学行为研究,主持国家自然科学基金、四川省杰出青年基金等12项,以第一/通讯作者发表论文158篇(其中SCI检索76篇),以第一发明人授权发明专利58件,出版专著6部,获四川省科技进步奖、中国石油和化学工业联合会科技进步奖等省部级奖励12项(排名第一8项)。担任水动力学研究与进展副主编,Petroleum、Applied Ocean Research等10本期刊编委或专刊主编,担任国内外学术大会主席与分会场主席7次,兼任8个全国学术性协会委员。获四川省学术与技术带头人后备人选等省部级人才称号、荣誉27项,评为建国100周年全国优秀党务工作者。

本书重点阐述实际工程与生活中存在的钝体绕流及涡激振动响应现象, 包括不同截面形状、不同布置形式下柱体的绕流及涡激振动研究现状,不同布置形式的圆柱和方柱的绕流特性, 流动控制与涡激振动抑制装置的评价,串列布置形式下不同截面形状柱体的涡激振动响应规律等。

本书可作为海洋油气工程、船舶与海洋工程、水利工程、 海洋工程与技术等专业的高年级本科生、 研究生课程教材,以及相关应用领域的工程技术人员的参考书, 也可供从事海洋工程装备结构设计、 流固耦合研究的人员参考。

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本文摘自科学出版社2022年6月出版《绕流与低雷诺数涡激振动》一书前言,内容有删节,标题为编者所加。

(本文编辑:罗莉)

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