發(fā)布時間：2020-08-13 13:39

【摘要】：實際工程應(yīng)用中許多現(xiàn)象都與鈍體繞流息息相關(guān),例如懸索橋、煙囪、近海石油勘探平臺、高層建筑等。鈍體尾流場存在不對稱的渦脫結(jié)構(gòu)會引起鈍體的振動,從而加快鈍體的疲勞損傷。因此對振動結(jié)構(gòu)的繞流研究非常有必要。本文主要通過數(shù)值仿真的方法研究在二維流動、低雷諾數(shù)(Re=100)條件下強制振動方柱尾渦旋脫落模型隨振動狀態(tài)的變化。無量綱振動幅值A(chǔ)*(=A/D)以0.1的間隔從0.1變化到1.0,以0.2的間隔從1.0變化到2.0;無量綱振動頻率f*(=f_e?f_0)以0.1的間隔從0.2變化到2.0,其中A是振動幅值,D是方柱寬度,f_e是方柱振動頻率,f_0是靜止方柱的渦脫頻率。本文研究的重點是找到每一個振動狀態(tài)下旋渦脫落模型并將其繪制成完整的振幅-頻率(A*-f*)圖。在A*-f*圖上共有五種渦脫模型:NP模型,2S模型,P+S模型,C(2S)模型和存在兩種不同模型中間的過渡模型T,在1.4≤A*≤2.0,1.2≤f*≤2.0區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)渦脫模型。NP模型使得每個周期旋渦脫落的對數(shù)與振動頻率存在倍數(shù)關(guān)系,非NP模型則不存在這個倍數(shù)關(guān)系。2S模型中一個渦被撕裂成兩個渦而形成不對稱的P+S模型。C(2S)模型是由多個周期脫落的渦相互融合的結(jié)果。對于結(jié)構(gòu)相似的渦脫模型,如經(jīng)典的2S模型和帶“尾巴”的2S模型;P+S模型和反P+S模型;2S模型和C(2S)模型,通過對方柱后速度場的頻譜分析更深入地比較了這些模型的相同點和不同點。當(dāng)A*≤0.8時,自鎖區(qū)間隨A*增大而不斷增大;當(dāng)0.8A*≤1.2時,自鎖區(qū)間隨A*增大而不斷減小。其中2S模型和P+S模型主要集中在自鎖區(qū)間內(nèi)。在固定A*時,流體和方柱間能量傳遞C_E*,方柱升力C_L和方柱運動y*間相位角φ,附加質(zhì)量比m_a*,附加阻尼(?)_a會由于渦脫模型轉(zhuǎn)化而呈現(xiàn)不同趨勢,其受C(2S)模型影響最大以致引發(fā)突現(xiàn)象。C_E*除在某個振動狀態(tài)呈現(xiàn)負值其余振動狀態(tài)均為正值,說明本次研究的強制振動可以用以模擬自由振動。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O357.5

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本文編號：2792071