本文關(guān)鍵詞：斜拉索渦激振動(dòng)被動(dòng)吹氣控制的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究

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【摘要】：斜拉橋因其優(yōu)美的造型與優(yōu)良的受力特性在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中倍受青睞。然而,斜拉橋的拉索剛度與阻尼較小,在風(fēng)作用下很容易發(fā)生渦激振動(dòng),給斜拉索結(jié)構(gòu)帶來疲勞損傷以及嚴(yán)重的安全隱患。因此,如何減小斜拉索結(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)具有重要的工程實(shí)際意義。本文提出了一種抑制甚至可以消除斜拉索渦激振動(dòng)的被動(dòng)吹氣控制方法。在圓柱體表面設(shè)置中空套環(huán),套環(huán)的外表面設(shè)有等距分布的氣孔,氣流從迎風(fēng)面進(jìn)氣孔經(jīng)套環(huán)的引導(dǎo)從背風(fēng)面出氣孔吹出,利用出氣孔吹出的氣流沖散尾流中交替產(chǎn)生的旋渦,從而避免圓柱體表面受到周期性脈動(dòng)壓力的作用,達(dá)到抑制圓柱體渦激振動(dòng)的目的。本文通過CFD數(shù)值模擬分析了被動(dòng)吹氣控制套環(huán)表面氣孔數(shù)量對(duì)圓柱體氣動(dòng)力的影響;并通過計(jì)算得到了套環(huán)的最佳徑向厚度;接著進(jìn)一步探索了該被動(dòng)吹氣控制方法的雷諾數(shù)效應(yīng)。最后通過風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)套環(huán)的展向布置間距進(jìn)行了研究,并找出了套環(huán)在圓柱體展向上的臨界布置間距。本文提出的被動(dòng)吹氣控制方法在較高雷諾數(shù)下(Re1.0×104)可有效地抑制圓柱體潛在的渦激振動(dòng)。在被動(dòng)吹氣控制套環(huán)各參數(shù)的最佳組合情況下,圓柱體表面橫流向升力系數(shù)可減小90%以上,順流向阻力系數(shù)也可降低30%左右。
【關(guān)鍵詞】：渦激振動(dòng) 旋渦脫落 氣動(dòng)力系數(shù) 氣動(dòng)控制 數(shù)值模擬 風(fēng)洞試驗(yàn)
【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)】：U441.3;U448.27
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 課題研究背景與意義9
• 1.2 圓柱繞流與渦激振動(dòng)9-19
• 1.2.1 圓柱繞流旋渦脫落頻率與振動(dòng)幅值9-11
• 1.2.2 圓柱繞流旋渦脫落模式11-14
• 1.2.3 圓柱體表面壓力分布14-16
• 1.2.4 圓柱體表面氣動(dòng)力系數(shù)16-19
• 1.3 圓柱體渦激振動(dòng)控制方法19-21
• 1.3.1 渦激振動(dòng)被動(dòng)控制方法20-21
• 1.3.2 渦激振動(dòng)主動(dòng)控制方法21
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 基于數(shù)值模擬的被動(dòng)吹氣套環(huán)控制參數(shù)研究23-49
• 2.1 引言23
• 2.2 固定圓柱繞流的數(shù)值計(jì)算23-27
• 2.2.1 數(shù)值計(jì)算模型23-25
• 2.2.2 固定圓柱繞流計(jì)算結(jié)果25-27
• 2.3 氣孔數(shù)量的數(shù)值計(jì)算27-38
• 2.3.1 數(shù)值計(jì)算模型27-28
• 2.3.2 表面壓力分布28-30
• 2.3.3 氣動(dòng)力系數(shù)30-32
• 2.3.4 尾流特性32-38
• 2.4 徑向厚度的數(shù)值計(jì)算38-47
• 2.4.1 數(shù)值計(jì)算模型38
• 2.4.2 表面壓力分布38-40
• 2.4.3 氣動(dòng)力系數(shù)40-41
• 2.4.4 尾流特性41-47
• 2.5 本章小結(jié)47-49
• 第3章 基于數(shù)值模擬的被動(dòng)吹氣控制套環(huán)雷諾數(shù)效應(yīng)研究49-58
• 3.1 引言49
• 3.2 數(shù)值計(jì)算模型49
• 3.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析49-56
• 3.3.1 表面壓力分布49-50
• 3.3.2 氣動(dòng)力系數(shù)50-52
• 3.3.3 尾流特性52-54
• 3.3.4 穩(wěn)定性分析54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第4章 基于風(fēng)洞試驗(yàn)的被動(dòng)吹氣控制套環(huán)的展向間距效應(yīng)研究58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 風(fēng)洞試驗(yàn)及其測(cè)量系統(tǒng)58-61
• 4.2.1 測(cè)試風(fēng)洞簡(jiǎn)介58-59
• 4.2.2 風(fēng)壓測(cè)量系統(tǒng)59-60
• 4.2.3 高精度天平測(cè)力系統(tǒng)60
• 4.2.4 PIV流場(chǎng)測(cè)速系統(tǒng)60-61
• 4.3 基于風(fēng)洞試驗(yàn)的控制套環(huán)展向間距效應(yīng)研究的風(fēng)洞試驗(yàn)61-70
• 4.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)61-62
• 4.3.2 壓力分布62-64
• 4.3.3 氣動(dòng)力系數(shù)64-66
• 4.3.4 尾流特性66-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 附錄176-80
• 附錄1.1 旋渦脫落“2S”模式76-77
• 附錄1.2 旋渦脫落“2P”模式77-80
• 附錄280-85
• 附錄2.1 復(fù)勢(shì)與復(fù)速度80-81
• 附錄2.2 均勻流81
• 附錄2.3 源與匯81-82
• 附錄2.4 偶極子82-83
• 附錄2.5 無環(huán)量圓柱繞流83-85
• 附錄385-88
• 附錄3.1 氣動(dòng)力脈動(dòng)頻率關(guān)系85-86
• 附錄3.2 狄利克雷定理86-88
• 附錄488-91
• 附錄4.1 Orr-Sommerfeld方程求解88-90
• 附錄4.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果91-93
• 致謝93

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本文編號(hào)：833133