【摘要】：實(shí)際工程應(yīng)用中許多現(xiàn)象都與鈍體繞流息息相關(guān),例如懸索橋、煙囪、近海石油勘探平臺(tái)、高層建筑等。鈍體尾流場(chǎng)存在不對(duì)稱的渦脫結(jié)構(gòu)會(huì)引起鈍體的振動(dòng),從而加快鈍體的疲勞損傷。因此對(duì)振動(dòng)結(jié)構(gòu)的繞流研究非常有必要。本文主要通過(guò)數(shù)值仿真的方法研究在二維流動(dòng)、低雷諾數(shù)(Re=100)條件下強(qiáng)制振動(dòng)方柱尾渦旋脫落模型隨振動(dòng)狀態(tài)的變化。無(wú)量綱振動(dòng)幅值A(chǔ)*(=A/D)以0.1的間隔從0.1變化到1.0,以0.2的間隔從1.0變化到2.0;無(wú)量綱振動(dòng)頻率f*(=f_e?f_0)以0.1的間隔從0.2變化到2.0,其中A是振動(dòng)幅值,D是方柱寬度,f_e是方柱振動(dòng)頻率,f_0是靜止方柱的渦脫頻率。本文研究的重點(diǎn)是找到每一個(gè)振動(dòng)狀態(tài)下旋渦脫落模型并將其繪制成完整的振幅-頻率(A*-f*)圖。在A*-f*圖上共有五種渦脫模型:NP模型,2S模型,P+S模型,C(2S)模型和存在兩種不同模型中間的過(guò)渡模型T,在1.4≤A*≤2.0,1.2≤f*≤2.0區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)渦脫模型。NP模型使得每個(gè)周期旋渦脫落的對(duì)數(shù)與振動(dòng)頻率存在倍數(shù)關(guān)系,非NP模型則不存在這個(gè)倍數(shù)關(guān)系。2S模型中一個(gè)渦被撕裂成兩個(gè)渦而形成不對(duì)稱的P+S模型。C(2S)模型是由多個(gè)周期脫落的渦相互融合的結(jié)果。對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的渦脫模型,如經(jīng)典的2S模型和帶“尾巴”的2S模型;P+S模型和反P+S模型;2S模型和C(2S)模型,通過(guò)對(duì)方柱后速度場(chǎng)的頻譜分析更深入地比較了這些模型的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。當(dāng)A*≤0.8時(shí),自鎖區(qū)間隨A*增大而不斷增大;當(dāng)0.8A*≤1.2時(shí),自鎖區(qū)間隨A*增大而不斷減小。其中2S模型和P+S模型主要集中在自鎖區(qū)間內(nèi)。在固定A*時(shí),流體和方柱間能量傳遞C_E*,方柱升力C_L和方柱運(yùn)動(dòng)y*間相位角φ,附加質(zhì)量比m_a*,附加阻尼(?)_a會(huì)由于渦脫模型轉(zhuǎn)化而呈現(xiàn)不同趨勢(shì),其受C(2S)模型影響最大以致引發(fā)突現(xiàn)象。C_E*除在某個(gè)振動(dòng)狀態(tài)呈現(xiàn)負(fù)值其余振動(dòng)狀態(tài)均為正值,說(shuō)明本次研究的強(qiáng)制振動(dòng)可以用以模擬自由振動(dòng)。
【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】：2018
【分類號(hào)】：O357.5

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本文編號(hào)：2792071