本文關(guān)鍵詞：格子Boltzmann方法研究近壁面圓柱渦激振動(dòng)

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【摘要】：本文應(yīng)用格子Boltzmann方法模擬了低雷諾數(shù)近壁面圓柱的受迫振動(dòng)和渦激振動(dòng)現(xiàn)象,得到泄渦頻率、流體力系數(shù)、振動(dòng)位移及幅值等參數(shù),并結(jié)合渦量圖分析其內(nèi)在聯(lián)系。間隙比的變化范圍是0.05-2.0。其中受迫振動(dòng)圓柱是在Re=100時(shí),分為移動(dòng)壁面和固定壁面兩種情況,研究隨間隙比變化的水動(dòng)力特性。渦激振動(dòng)是在Re=200時(shí),固定壁面,研究隨折合速度和間隙比變化的水動(dòng)力特性。 本文的主要結(jié)論如下： 在一般折合速度區(qū)間間隙比減小是抑制放渦的,尤其在間隙比為0.6以下效果顯著；但在折合速度為10.4-23.6之間,間隙比減小會(huì)先抑制后促進(jìn)放渦,此時(shí)不再是渦街而是單排渦。 阻力和流向位移與折合速度密切相關(guān),有壁面邊界層的情況間隙比的減小會(huì)造成阻力系數(shù)和流向位移減小。 橫向力均值隨著間隙比的減小迅速增加。橫向力的振蕩幅值隨間隙比的減小變化趨勢(shì)可分為兩類(lèi)：當(dāng)固有頻率與St數(shù)對(duì)應(yīng)頻率接近時(shí),為先平穩(wěn)再增大后減小；當(dāng)固有頻率在上述區(qū)間之外,其趨勢(shì)為先減小,然后短暫保持在零值附近,最后小幅增加。橫向振動(dòng)幅值比隨折合速度變化趨勢(shì)在大間隙比與無(wú)限流場(chǎng)相似；小間隙比的情況雖然也有鎖定現(xiàn)象,但鎖定區(qū)變得很寬而矮,與無(wú)限流場(chǎng)差別較大。 位移曲線大多是環(huán)形,少量是不規(guī)則“8”字形。
【關(guān)鍵詞】：渦激振動(dòng) 近壁面圓柱 格子Boltzmann方法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 選題背景8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文主要工作11-13
• 2 圓柱繞流及渦激振動(dòng)簡(jiǎn)介13-23
• 2.1 渦的形成13-14
• 2.2 圓柱繞流現(xiàn)象14-17
• 2.2.1 雷諾數(shù)對(duì)圓柱繞流的影響14-15
• 2.2.2 渦街的形成與泄渦頻率15-17
• 2.2.3 阻力與升力17
• 2.3 渦激振動(dòng)現(xiàn)象17-21
• 2.3.1 基本參數(shù)17-19
• 2.3.2 受迫振動(dòng)19
• 2.3.3 渦激振動(dòng)19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 格子Boltzmann方法介紹23-33
• 3.1 基本思想23-26
• 3.1.1 方程演化23-25
• 3.1.2 D2Q9模型25-26
• 3.2 程序框圖26-27
• 3.3 邊界處理27-30
• 3.3.1 流場(chǎng)邊界27-28
• 3.3.2 物面邊界28-29
• 3.3.3 逸出點(diǎn)29-30
• 3.3.4 力的計(jì)算30
• 3.4 圓柱繞流算例30-33
• 3.4.1 物理模型30-31
• 3.4.2 結(jié)果對(duì)比31-33
• 4 近壁面圓柱受迫振動(dòng)模擬33-45
• 4.1 物理模型33
• 4.2 數(shù)據(jù)處理33-34
• 4.3 結(jié)果分析34-43
• 4.3.1 頻率34-39
• 4.3.2 升力系數(shù)39-42
• 4.3.3 阻力系數(shù)42-43
• 4.4 小結(jié)43-45
• 5 近壁面圓柱渦激振動(dòng)模擬45-63
• 5.1 物理模型45
• 5.2 網(wǎng)格技術(shù)45-48
• 5.3 數(shù)據(jù)處理48
• 5.4 結(jié)果討論48-62
• 5.4.1 計(jì)算范圍48-49
• 5.4.2 頻率與流場(chǎng)特性49-56
• 5.4.3 阻力系數(shù)和升力系數(shù)56-59
• 5.4.4 流向及橫向振動(dòng)位移59-62
• 5.4.5 結(jié)論62
• 5.5 小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況67-68
• 致謝68-69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 ;Experimental study of vortex-induced vibrations of a cylinder near a rigid plane boundary in steady flow[J];Acta Mechanica Sinica;2009年01期

2 劉梁華;張世富;;海底管道發(fā)展現(xiàn)狀淺述[J];中國(guó)儲(chǔ)運(yùn);2011年11期

3 陳鎣;付世曉;許玉旺;周青;范迪夏;;均勻流中近壁面垂直流向振蕩圓柱水動(dòng)力特性研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年06期

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本文編號(hào)：932801