Abstract Flow-induced vibration (FIV) of an elastically mounted circular cylinder with four different mass-damping parameters m ∗ ζ ( = 0.184, 0.288, 0.407, 0.719) placed in the wake of a fixed one has been studied in a wind channel at Reynolds number Re = 4000–48000. The spacing ratios S/D are from 1.1 to 8.0 (where S is the center-to-center spacing and D is the cylinder diameter). Two initial conditions, ‘from rest’ and ‘increasing velocity’, are used in the test. The vibration amplitude responses, oscillation frequency and vortex shedding frequency are analyzed and discussed. Based on the m ∗ ζ , S/D and initial conditions, results indicate that, for both ‘from rest’ and ‘increasing velocity’ cases, the downstream cylinder exhibits three regimes of vibration responses: pure VR (vortex resonance), separated VR and wake-induced galloping (WIG), and combined VR and WIG. However, the S/D for the occurrence of each regime will be changed depending on m ∗ ζ and initial conditions. Vortex resonance, gap flow and the unsteady vortex-structure interactions can contribute to the vibrations. When the spacing is small, an obvious hysteresis phenomenon can be observed for ‘from rest’ and ‘increasing velocity’. As S/D increases, the hysteresis can be negligible and the vibration characteristics are nearly the same for various initial conditions. By comparing with the results between high m ∗ ζ performed in wind tunnel at present and low m ∗ ζ in water tunnel, it can be found that, with the increasing of m ∗ ζ , the vibration amplitude and region are gradually decreasing. And the vibration regime, oscillation frequency and vortex shedding frequency are significantly different.

中文翻译：

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不同质量阻尼比的一定一自由串联排列圆柱体的流激振动风洞实验

摘要 具有四个不同质量阻尼参数 m ∗ ζ (= 0.184, 0.288, 0.407, 0.719) 的弹性安装圆柱体的流致振动 (FIV) 放置在一个固定圆柱体的尾流中，已在风道中进行了研究雷诺数 Re = 4000–48000。间距比 S/D 为 1.1 到 8.0（其中 S 是中心间距，D 是圆柱直径）。测试中使用了两个初始条件，“静止状态”和“速度增加”。对振动幅度响应、振荡频率和涡旋脱落频率进行了分析和讨论。基于 m ∗ ζ 、S/D 和初始条件，结果表明，对于“静止”和“速度增加”两种情况，下游圆柱体表现出三种振动响应状态：纯 VR（涡旋共振）、分离 VR和尾流诱发的疾驰（WIG），并结合了 VR 和 WIG。然而，每个状态发生的 S/D 将根据 m * ζ 和初始条件而改变。涡共振、间隙流动和不稳定的涡-结构相互作用会导致振动。当间距较小时，对于“静止”和“速度增加”可以观察到明显的滞后现象。随着 S/D 的增加，滞后可以忽略不计，并且对于各种初始条件，振动特性几乎相同。通过对比目前风洞中高m ∗ ζ 和水洞中低m ∗ ζ 的结果，可以发现，随着m ∗ ζ 的增加，振动幅度和区域逐渐减小。并且振动状态、振荡频率和涡旋脱落频率显着不同。然而，每个状态发生的 S/D 将根据 m * ζ 和初始条件而改变。涡共振、间隙流动和不稳定的涡-结构相互作用会导致振动。当间距较小时，对于“静止”和“速度增加”可以观察到明显的滞后现象。随着 S/D 的增加，滞后可以忽略不计，并且对于各种初始条件，振动特性几乎相同。通过对比目前风洞中高m ∗ ζ 和水洞中低m ∗ ζ 的结果，可以发现，随着m ∗ ζ 的增加，振动幅度和区域逐渐减小。并且振动状态、振荡频率和涡旋脱落频率显着不同。然而，每个状态发生的 S/D 将根据 m * ζ 和初始条件而改变。涡共振、间隙流动和不稳定的涡-结构相互作用会导致振动。当间距较小时，对于“静止”和“速度增加”可以观察到明显的滞后现象。随着 S/D 的增加，滞后可以忽略不计，并且对于各种初始条件，振动特性几乎相同。通过对比目前风洞中高m ∗ ζ 和水洞中低m ∗ ζ 的结果，可以发现，随着m ∗ ζ 的增加，振动幅度和区域逐渐减小。并且振动状态、振荡频率和涡旋脱落频率显着不同。每个状态发生的 S/D 将根据 m * ζ 和初始条件而改变。涡共振、间隙流动和不稳定的涡-结构相互作用会导致振动。当间距较小时，对于“静止”和“速度增加”可以观察到明显的滞后现象。随着 S/D 的增加，滞后可以忽略不计，并且对于各种初始条件，振动特性几乎相同。通过对比目前风洞中高m ∗ ζ 和水洞中低m ∗ ζ 的结果，可以发现，随着m ∗ ζ 的增加，振动幅度和区域逐渐减小。并且振动状态、振荡频率和涡旋脱落频率显着不同。每个状态发生的 S/D 将根据 m * ζ 和初始条件而改变。涡共振、间隙流动和不稳定的涡-结构相互作用会导致振动。当间距较小时，对于“静止”和“速度增加”可以观察到明显的滞后现象。随着 S/D 的增加，滞后可以忽略不计，并且对于各种初始条件，振动特性几乎相同。通过对比目前风洞中高m ∗ ζ 和水洞中低m ∗ ζ 的结果，可以发现，随着m ∗ ζ 的增加，振动幅度和区域逐渐减小。并且振动状态、振荡频率和涡旋脱落频率显着不同。