【摘要】：柱體繞流是一種常見的物理現(xiàn)象,普遍存在于自然界與工程中。在實(shí)際工程應(yīng)用中,柱體繞流特性受到柱體截面形式、流體流動(dòng)形態(tài)、柱體自身振動(dòng)等多種因素的影響。同時(shí)柱體在流體的作用下,很容易產(chǎn)生渦激振動(dòng),造成柱體結(jié)構(gòu)物的疲勞破壞。因此,研究多因素影響下柱體繞流及其渦激振動(dòng)問題,對(duì)于工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要的理論以及現(xiàn)實(shí)意義,為提出柱體繞流抑振減阻新方法奠定了一定的基礎(chǔ)。本文主要工作與研究成果如下:首先對(duì)圓形截面、正三角形截面、矩形截面和正六邊形截面,四種不同截面形式柱體的繞流特性以及流場(chǎng)的尾跡特征進(jìn)行了對(duì)比分析。研究發(fā)現(xiàn)正三角形截面、矩形截面和正六邊形截面柱體繞流特性與其放置形式有關(guān);正三角形截面、矩形截面和正六邊形截面柱體繞流的分離點(diǎn)較為固定,而圓形截面柱體繞流的分離點(diǎn)是不固定的;四種不同截面形式柱體的旋渦脫落特征和流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)具有相似性;雷諾數(shù)不變時(shí),隨著截面棱邊數(shù)的增加,升力和阻力變大,旋渦脫落周期也變大。然后對(duì)不同脈動(dòng)流條件下柱體繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬研究(以圓形截面柱體為例)。通過改變?nèi)肟谔幟}動(dòng)流的脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅,分析了不同脈動(dòng)流工況下圓柱繞流控制參數(shù)和尾渦結(jié)構(gòu),探討了脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅對(duì)圓柱繞流的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨著脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅的增加,流場(chǎng)脈動(dòng)性增強(qiáng)。在脈動(dòng)流繞流圓柱時(shí),觀察到旋渦脫落頻率的“鎖定”現(xiàn)象。最后研究了在單自由度和雙自由度條件下圓柱渦激振動(dòng)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),柱體處于鎖定區(qū)間內(nèi),旋渦脫落頻率被鎖定在圓柱固有振動(dòng)頻率上,柱體產(chǎn)生共振;柱體處于非鎖定區(qū)間內(nèi),繞流參數(shù)曲線呈現(xiàn)出“拍”現(xiàn)象(高、低頻振蕩交替出現(xiàn))。圓柱渦激振動(dòng)在單自由度條件下,質(zhì)量比對(duì)圓柱橫向振幅的影響不明顯。在雙自由度條件下,質(zhì)量比相對(duì)較小時(shí),圓柱渦激橫向振幅會(huì)隨著質(zhì)量比的增加逐漸變大;質(zhì)量比相對(duì)較大時(shí),質(zhì)量比對(duì)圓柱渦激橫向振幅的影響作用不顯著。在質(zhì)量比相對(duì)較小時(shí),必須綜合考慮圓柱流向振動(dòng)和橫向振動(dòng)。當(dāng)質(zhì)量比相對(duì)較大時(shí),可以忽略圓柱流向振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響作用。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O357.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張海鵬;林健峰;郭春雨;曹緒祥;張佐天;;不規(guī)則柱體繞流的數(shù)值研究[J];應(yīng)用科技;2017年04期

2 劉卓;劉f ;燕翔;張軍;卜同勝;;高阻尼比低質(zhì)量比圓柱渦激振動(dòng)試驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2014年06期

3 唐友剛;樊娟娟;張杰;王麗元;桂龍;;高雷諾數(shù)下圓柱順流向和橫向渦激振動(dòng)分析[J];振動(dòng)與沖擊;2013年13期

4 郝鵬;李國(guó)棟;楊蘭;陳剛;;圓柱繞流流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的大渦模擬研究[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

5 樊娟娟;唐友剛;張若瑜;邵衛(wèi)東;;高雷諾數(shù)下圓柱繞流與大振幅比受迫振動(dòng)的數(shù)值模擬[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2012年01期

6 張博;;生成正多邊形和圓的新算法[J];工程圖學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

7 常書平;王永生;龐之洋;丁江明;;用基于SST模型的DES方法數(shù)值模擬圓柱繞流[J];中國(guó)海洋平臺(tái);2008年06期

8 曾娜;郭小剛;;探討流固耦合分析方法[J];沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

9 涂程旭;王昊利;林建忠;;圓柱繞流的流場(chǎng)特性及渦脫落規(guī)律研究[J];中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào);2008年02期

10 方平治;顧明;;圓柱兩自由度渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 林緯;脈動(dòng)流與壁面振動(dòng)強(qiáng)化傳熱及除垢特性研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

2 吳學(xué)敏;考慮大變形的深水立管渦激振動(dòng)非線性分析方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

3 曹興;連續(xù)與搭接螺旋折流板換熱器理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2012年

4 陳波;基于PIV技術(shù)的近壁雙圓柱繞流尾跡特性研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 徐楓;結(jié)構(gòu)流固耦合振動(dòng)與流動(dòng)控制的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 岳明;懸索橋鉸接式吊索渦激振動(dòng)氣動(dòng)干擾效應(yīng)數(shù)值分析[D];鄭州大學(xué);2015年

2 洪俊;脈沖圓湍射流近場(chǎng)區(qū)流場(chǎng)特性的數(shù)值模擬[D];東華大學(xué);2015年

3 張書天;基于動(dòng)網(wǎng)格的迷宮壓縮機(jī)流場(chǎng)分析[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

4 龔細(xì)斌;波浪型圓柱渦激振動(dòng)機(jī)理的數(shù)值研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

5 王燕珍;恒定流和周期性脈動(dòng)流條件下的圓柱繞流[D];北京交通大學(xué);2013年

6 何聯(lián)格;液力減振器流固耦合仿真與結(jié)構(gòu)異響分析[D];重慶大學(xué);2011年

7 林緯;橫紋管脈沖流動(dòng)與壁面振動(dòng)對(duì)流傳熱特性研究[D];武漢工程大學(xué);2011年

8 梁亮文;低雷諾數(shù)下圓柱橫向受迫振蕩和渦激運(yùn)動(dòng)的數(shù)值分析[D];上海交通大學(xué);2009年

9 陳志樂;直立圓柱周圍流場(chǎng)與局部沖刷的數(shù)值模擬方法研究[D];上海交通大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2741050