分享到:

圆柱流致振动数值模拟及其机理研究

圆柱体的流致振动问题广泛存在于机械工程、海洋工程等诸多领域,然而圆柱(群)流致振动问题及其复杂,虽然经过数十年的研究,学术界对此问题仍未达到深刻。开展圆柱(群)流致振动的研究,深入理解圆柱间的相互作用,准确预报圆柱(群)响应特性,不仅具有重要的学术价值,对于提高VIVACE海流能利用装置的能量转化系数也具有重要的工程应用价值。本文对圆柱(群)流致振动开展了数值模拟研究,旨在深入理解圆柱(群)流致振动的机理。本文追踪了国内外有关圆柱流致振动的研究动向,对一系列热点问题开展了全面、深入的研究。内容包括单圆柱涡激振动、串列和并列双圆柱流致振动以及正方形排列四圆柱流致振动。论文系统总结了圆柱(群)流致振动的响应和尾流特性变化规律,研究与讨论了间距比对圆柱(群)流致振动的影响以及相邻圆柱间的耦合机制,深度剖析了圆柱(群)流致振动中出现的新现象,及其背后的物理本质和机理。通过研究本文得到了如下有价值的结论:1、单圆柱涡激振动中,流向振动对横  (本文共172页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

低雷诺数下串列多圆柱流致振动的数值模拟及其机理研究

海流和潮汐等潮流能为人类提供大量的清洁可再生能源。在过去的数十年中,许多研究者致力于潮流能利用装置的研究开发。全球范围内,海流流速普遍较低(1.5m/s),传统的利用叶片旋转发电的潮流能利用装置无法启动。为了利用广泛分布的低速海流,密歇根大学的M.M. Bernitsas和K. Raghavan研发了一种新型海流能利用装置——Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy,简称VIVACE。VIVACE装置采用一种全新的方法来收集海流能,即:基于圆柱(群)在水流作用下所发生的流致振动来提取海流能,并通过增强圆柱(群)流致振动的振幅和速度以获得更高的能量利用率。然而,目前对圆柱(群)流致振动的研究较少,尚未形成系统的理论体系,制约了VIVACE海流能利用技术的进一步发展。本文以VIVACE海流能利用为工程背景,针对串列三圆柱的流致振动开展研究,并结合已有的研究成果,对圆柱(群)流致振动的...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

低雷诺数层流中串列双圆柱流致振动的数值模拟及其机理研究

全球的海流能源丰富,但流速普遍偏低(2.0m/s),对广泛分布的低流速海流适应性较差。近年来,一种低流速海流能的高效利用装置——VIVACE(Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy)逐步得到学术界和工业界的重视,其应用前景广阔。对于VIVACE阵列海流能发电来说,更大的圆柱振幅和更快的振动速度意味着更多的振动机械能,即更高的能量利用率。更宽的振动响应流速区间则表示能被VIVACE利用的海流流速范围也更广泛,即更好的海流适应性。本文以VIVACE阵列海流能利用为工程背景,针对圆柱群流致振动的热点问题开展了数值模拟和机理分析研究。本文对串列圆柱流致振动的流固耦合问题采用以下方法进行求解。采用不可压缩粘性流体的N-S方程作为流体运动的控制方程,对时间和空间均采用二阶格式进行离散,利用共轭梯度法迭代求解压力泊松方程得到压强值;物体运动控制方程采用牛顿第二定律,采用具有二阶精度的时间离散...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国舰船研究》2020年S1期
中国舰船研究

亚临界状态下两端自由圆柱绕流减阻数值模拟分析

[目的]为了解亚临界状态下两端自由圆柱绕流的减阻效果,开展相关研究。[方法]采用大涡模拟方法,对亚临界状态(Re=300~3×105)下长径比为1.5的两端自由圆柱进行数值模拟,对比直圆柱、波浪形圆柱、两端为半球形圆柱的计算结果。[结果]研究表明:两端为半球形圆...  (本文共8页) 阅读全文>>

《舰船科学技术》2021年03期
舰船科学技术

考虑涡泄模式的低质量比圆柱涡激运动数值模拟

本文与经典实验进行对比,对二维圆柱在不同来流速度下的涡激运动进行研究。将运动系统简化为质量(m)-弹簧(k)-阻尼(ζ)系统,分析浮式圆柱运动的控制方程并通过4阶Runge-Kutta法求解运动微分方程,借助UDF编程嵌入到Fluent求解器中进行求解,结合动网格技术实现流固耦合,对比Jau...  (本文共5页) 阅读全文>>

《力学季刊》2021年01期
力学季刊

双旋转附属圆柱对主圆柱尾流控制的影响

基于Fluent软件平台,采用数值模拟方法对非稳态圆柱体结构尾流流动特性进行了研究。对在Re=50~200范围内,双旋转附属圆柱的转速对主圆柱体尾流流动特性的影响进行了分析。研究结果表明:随...  (本文共9页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2021年07期
振动与冲击

串列多圆柱气动力干扰效应的试验研究

通过刚性模型测压风洞试验,在均匀流场中对比研究了不同数量和不同间距串列多圆柱气动力的干扰效应。串列多圆柱两相邻圆柱的中心距L与圆柱的直径D之比L/D的变化范围为1.2~12.0。圆柱数量的变化范围为1~4。试验的雷诺数为3.4×10~4。试验结果发...  (本文共8页) 阅读全文>>