【摘要】：圓柱繞流問題是流體力學中的經(jīng)典問題,流體流經(jīng)圓柱時,會產(chǎn)生周期性的漩渦脫落,從而引起圓柱結構本身的振動。圓柱形結構物廣泛應用于各類工程結構物,如海洋平臺的樁腿,跨海大橋的斜拉鋼索,海洋石油鉆探的海洋立管以及深海潛標的系留繩等。當結構物受到漩渦脫落引起的周期性力的時候,會引起結構的疲勞,影響結構的壽命。結構物中的圓柱部分大部分并不是無限長的,有限長的圓柱的流動往往更具有實際的應用意義。由于湍流結構的復雜,至今仍然沒有完全預測圓柱流動結構的方法,因而有必要在前人研究的基礎上進一步研究有限長圓柱的流動機理,尋求減阻抑振的措施。本文首先從亞臨界區(qū)域對無限長圓柱進行了受力和流場的分析,充分探究無限長圓柱流動機理。在同樣計算條件下,對有限長的圓柱進行了受力、渦量、流場及流線的研究。最后,在前人研究的基礎上,對具有波浪外形的有限長圓柱進行了流場和受力的研究,對比無限長、有限長和有限長波浪圓柱之間流動的異同,尋求減阻抑振的圓柱外形,理解圓柱減阻的機理。亞臨界區(qū)域下基于大渦模擬的數(shù)值方法對無限長圓柱從網(wǎng)格分辨率及亞網(wǎng)格尺度應力模型的角度找到了最適合當前工況下的計算條件,結合Courant公式定義合理的時間步,驗證了計算方法的準確性。分析了對于繞流分析的重要參數(shù)如回流區(qū)長度、邊界層分離角度、升阻力時域曲線等。同樣地,亞臨界區(qū)域下,以相同的角度驗證并分析了有限長圓柱的受力及流動特性。研究發(fā)現(xiàn)了有限長圓柱自由端面特有的頂渦、其后的梢渦和底部的“馬蹄”形漩渦,其中自有端面存在著“下洗”流動,會導致阻力損失。有限長圓柱三維渦結構展向差距較大,三維特性較強。在有限長圓柱研究的基礎上,研究了有限長波浪形圓柱,采用了三個波長四個波幅十二種組合的波浪圓柱以及三個同等長徑比的直圓柱進行分析,發(fā)現(xiàn)了波浪形圓柱可以一定程度上減阻抑振,相比于直圓柱,其展向分離角、回流區(qū)長度、流動模式、基礎壓力系數(shù)均不相同,三維結構更加復雜。本文的研究對于理解有限長直圓柱、波浪圓柱、圓柱的減阻抑振和流動機理具有一定的借鑒指導意義,對于工程中圓柱結構的減阻抑振設計具有參考價值。
【圖文】：

尺度應力模型下對三維圓柱進行了數(shù)層分離角、升阻力系數(shù)、基礎壓力系徑比對上述參數(shù)有一定的影響，但模 Fluent 下將大渦模擬用于雙圓柱的數(shù)率等物理量的分析，計算得出雙圓研究現(xiàn)狀固定于固定壁面的圓柱，受到來流作與無限長圓柱相同的是，圓柱后緣都。所不同的是，在其自由端面處，會，流體中的一部分會發(fā)生下洗流動，，壁面的位置處，受固定壁面的影響，動特征。上述的特性共同造成了有限而，在研究無限長圓柱的基礎上，研助于發(fā)現(xiàn)有限長圓柱獨有的流動特性

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文高，而被動控制方式不需要額外的能量輸入，[22]。被動控制的方式有很多，在圓柱繞流控制改變圓柱的流動外形如添加整流罩[23-26]和在柱柱直徑的波浪形圓柱[34]、改造圓柱結構如在圓圓柱周圍放置小的伴流圓柱[42-48]等。對圓柱流似于波浪的正弦形的流動外形就是其中之一，-50]。這些研究主要集中在對無限長邊界條件下
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O357.5

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張莉;;“圓柱、圓錐的認識”教學設計與說明[J];小學數(shù)學教育;2017年Z2期

2 姜浩;楊惠娟;;讀懂教材,讀懂學生,讀懂課堂——《認識圓柱和圓錐》教學設計與評析[J];教育視界;2017年04期

3 吳曉霞;;復而不重 習之得法——人教版六下“圓柱與圓錐的整理和復習”教學實踐與思考[J];新教師;2017年08期

4 王明;;《圓柱的體積》教學設計[J];中華少年;2017年03期

5 ;爆米花桶當然越大越好[J];天天愛學習;2017年08期

6 ;當圓柱遇到圓錐[J];天天愛學習;2017年08期

7 孫仁博;王玳瑜;盧平;;一般橫向局部荷載作用下圓柱形薄殼屋頂?shù)慕馕鼋鈁J];重慶建筑工程學院學報;1988年01期

8 馬明;;R=r(?)——滾動實驗[J];初中生數(shù)學學習;2003年17期

9 左仲陶;何京申;;解應用題常用的相等關系[J];初中生數(shù)學學習;1995年01期

10 徐秀芹;;圓柱小病號[J];數(shù)學小靈通(5-6年級版);2019年04期

相關會議論文 前10條

1 黃智強;賈乃文;;變壁厚圓柱形貯液結構的計算[A];第九屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅱ卷[C];2000年

2 劉秋紅;;《圓柱的表面積》教學案例設計[A];河北省教師教育學會第九屆優(yōu)秀課題成果論壇文集[C];2018年

3 劉九英;;教學案例《圓柱的表面積和體積》[A];2019年河北省教師教育學會第六屆中小學教師教學案例論壇文集[C];2019年

4 季玲玲;周光魏;寇智慧;趙保國;杜志明;郭澤榮;;圓柱形煙花熱自燃數(shù)學模型研究[A];全國危險物質(zhì)與安全應急技術研討會論文集（上）[C];2011年

5 李書進;李桂青;;結構控制中圓柱形淺水TLD的研究[A];第六屆全國結構工程學術會議論文集（第三卷）[C];1997年

6 黃大志;田宗軍;劉志東;沈理達;邱明波;楊建明;陳勁松;;噴射電沉積圓柱形陰極流場電場數(shù)值模擬研究[A];第17屆全國特種加工學術會議論文集（上冊）[C];2017年

7 粟京;龔詩;劉禹;;圓柱形月池輻射問題的解析研究[A];中國海洋石油總公司第三屆海洋工程技術年會論文集[C];2012年

8 李翠云;;運用“大問題”教學培養(yǎng)學生空間觀念——《圓柱的體積》教學案例[A];第十八屆全國新世紀小學數(shù)學課程與教學系列研討會暨“數(shù)學素養(yǎng)發(fā)展導向的課堂教學——空間觀念”主題專場論文集[C];2019年

9 楊蘭生;王路;黃睿;張小聰;田波義;李海軍;;圓柱形聚合物鋰離子電池[A];第二十七屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2006年

10 王然;袁學剛;張洪武;張文正;;一類可壓縮超彈性圓柱形管的非線性行波解[A];第十五屆全國非線性振動暨第十二屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術會議摘要集[C];2015年

相關重要報紙文章 前4條

1 山西省夏縣水頭中心校 張杰;《圓柱的表面積》教學案例[N];發(fā)展導報;2019年

2 山西省萬榮縣埝底聯(lián)區(qū)陳閆學校 董江濤;《圓柱的表面積》教學案例[N];發(fā)展導報;2018年

3 記者 劉其丕 李曉飛;天津大學研制推出超大容量圓柱形鋰電池[N];中國有色金屬報;2010年

4 張建新;世界最大圓柱形鋰電池研制成功[N];中國質(zhì)量報;2010年

相關博士學位論文 前1條

1 王同心;斯托克斯位移及其在太陽能光伏器件中的應用[D];中國科學技術大學;2013年

相關碩士學位論文 前9條

1 姜拓;正型排列四圓柱繞流的數(shù)值模擬及其影響因素分析[D];華北電力大學;2019年

2 王曉聰;三維有限長圓柱繞流機理及減阻研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

3 王肖飛;帶填充結構圓柱形容器液體晃蕩的高性能數(shù)值分析[D];大連理工大學;2019年

4 張點;圓柱和立方體的托盤裝載優(yōu)化設計[D];西安電子科技大學;2019年

5 孟淑睿;圓柱形顆粒增強復合材料細觀力學理論及數(shù)值分析[D];燕山大學;2018年

6 李曉鵬;表面圓柱形突體水力特性的試驗研究與數(shù)值模擬[D];浙江工業(yè)大學;2009年

7 孟欣;催化精餾塔新型內(nèi)部構件傳質(zhì)性能的研究[D];東北石油大學;2012年

8 柏偉峰;抑制圓柱流致振動的行波壁控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

9 左政;基于系統(tǒng)辨識理論的多層墻體不穩(wěn)定傳熱分析方法的研究[D];湖南大學;2002年

本文編號：2645496