本文關(guān)鍵詞：懸臂圓柱在小圓柱尾流影響下開(kāi)始振動(dòng)時(shí)尾渦的變化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題主要研究位于上游小圓柱尾流中的大圓柱的流致振動(dòng)響應(yīng),其中小圓柱直徑為d,大圓柱直徑為D。上游圓柱兩端均固定在風(fēng)洞壁面上,下游圓柱為懸臂固定。本課題主要研究了L/d=1.5,d/D=0.4以及L/d=1.0,d/D=0.6兩種情況,其中L為上游圓柱圓心到下游圓柱前駐點(diǎn)的距離。本課題共測(cè)試了下游圓柱的三個(gè)不同位置,分別為下游圓柱的自由振動(dòng)端,中間位置,下游圓柱靠近固定端的根部。實(shí)驗(yàn)中我們利用激光測(cè)振儀測(cè)量了下游圓柱的振動(dòng)情況；利用壓力掃描閥測(cè)量了下游圓柱的受力情況以及利用PIV系統(tǒng)測(cè)量了下游圓柱尾渦的變化情況。在兩種情況中,下游圓柱都發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)(馳振)。研究發(fā)現(xiàn)一旦圓柱開(kāi)始振動(dòng),振幅隨著無(wú)量綱化來(lái)流速度Ur增大而迅速上升,這是由于當(dāng)速度變化時(shí),升力增大,對(duì)圓柱做功能力增大,即Ef增大,在其增大的過(guò)程中,Wf大于圓柱系統(tǒng)阻尼損失的能量即阻尼所做的負(fù)功Ed,即流體在向振動(dòng)圓柱提供能量,并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此隨著風(fēng)速的增加能量逐漸傳遞到圓柱系統(tǒng),其表現(xiàn)為圓柱振幅逐漸增大。本課題利用POD分析獲取了下游圓柱尾流的發(fā)展變化情況。利用快速傅立葉變換分析POD低階模態(tài)的時(shí)間序列,其結(jié)果表明不同的流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的頻譜峰值。當(dāng)下游圓柱的兩端均固定在風(fēng)洞壁面上時(shí),模態(tài)1與模態(tài)2的頻譜峰值均等于下游圓柱的渦脫頻率,而其它大于2階的模態(tài)沒(méi)有明顯的頻譜峰值。當(dāng)下游圓柱自由振動(dòng)時(shí),模態(tài)1的頻譜峰值等于下游圓柱的固有頻率或者與固有頻率呈倍頻關(guān)系。模態(tài)2與模態(tài)3的頻譜峰值與渦脫頻率相同。大于四階的高階模態(tài)沒(méi)有明顯的頻譜峰值。
【關(guān)鍵詞】：懸臂圓柱 流致振動(dòng) 渦脫頻率 能量轉(zhuǎn)換 POD分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• ACKNOWLEDGEMENTS6-9
• NOMENCLATURE9-13
• 1. INTRODUCTION13-23
• 1.1 Background13-15
• 1.2 Literature review15-21
• 1.3 Objectives21-22
• 1.4 Thesis outline22-23
• 2. EXPERIMENTAL SETUP AND TECHNIQUES23-36
• 2.1 Wind tunnel23-24
• 2.2 Experimental details24-27
• 2.3 Vibration measurement27-28
• 2.4 Force measurement28-29
• 2.5 Flow measurement29-30
• 2.6 Theoretical foundation30-36
• 2.6.1 Added mass, Effective damping and the Energy transfer betweenthe fluid and the structure30-32
• 2.6.2 Mathematical principles of POD analysis32-36
• 3. RESULTS AND DISCUSSION36-66
• 3.1 Basic parameters36-38
• 3.1.1 Structural properties36-37
• 3.1.2 Vibration response37-38
• 3.2 Pressure distribution and phase angle38-43
• 3.2.1 Force validation38-39
• 3.2.2 Pressure distribution39-42
• 3.2.3 Phase angle42-43
• 3.3 Correlation analysis43-45
• 3.4 Added mass and effective damping45-51
• 3.5 Energy transfer between fluid and cylinder51-57
• 3.6 Wake evolution and the vorticity57-60
• 3.7 POD analysis result60-66
• 4. CONCLUSIONS66-68
• 4.1 Conclusions66-67
• 4.2 Future work67-68
• REFERENCES68-71

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  本文關(guān)鍵詞：懸臂圓柱在小圓柱尾流影響下開(kāi)始振動(dòng)時(shí)尾渦的變化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：278263