Прямое численное моделирование аэроупругих колебаний стержня большого удлинения для режимов, близких к резонансным

Представлены результаты численного моделирования колебаний упругого стержня, высота которого существенно больше поперечного размера и который установлен перпендикулярно внешнему потоку и жестко закреплен на подложке. Моделирование выполнено в программном комплексе ANSYS с использованием технологии двунаправленного сопряжения. Вычислены собственные частоты и формы колебаний стержня. Проанализирована структура и описаны особенности течения воздуха в окрестности модели.
Исследован процесс возбуждения колебаний упругого стержня под действием внешнего потока и определено его напряженно-деформированное состояние. Определены режимы колебаний в направлении набегающего потока и в поперечном направлении. Показано, что при близких значениях первой собственной частоты и частоты схода вихрей амплитуда колебаний стержня в поперечном направлении резко увеличивается до значения, приблизительно равного 0,06 высоты стержня, после чего устанавливается автоколебательный режим с постоянной амплитудой в поперечном направлении и переменной амплитудой в направлении набегающего потока.