T型截面振子流致振動特性試驗研究
發(fā)布時間：2021-02-21 07:41
流致振動廣泛存在于海洋工程、航空工程、高聳和大跨橋梁結構等工程領域中,并且經常導致海上作業(yè)平臺、橋梁、高聳煙囪等建筑物破壞。故工程界對流致振動的研究往往是抑制其發(fā)生。但隨著研究的深入,研究者發(fā)現流致振動可以作為一種能量轉換方式來加以利用,并且隨著新型清潔能源的開發(fā)利用,流致振動逐漸應用在洋流能的開發(fā)利用上,而流致振動的特性又與振子的截面形式具有緊密的聯系,故本文主要的研究目的是對T型振子流致振動的試驗研究。主要的研究內容和成果如下:1.本文進行了多組T型振子流致振動試驗,并分析對比了其與圓柱振子和正三棱柱振子流致振動特性與規(guī)律:T型振子與正三棱柱振子振動特性具有很高的相似性,均表現出有別于傳統(tǒng)圓柱振子的“非自限制”的流致振動,隨流速持續(xù)增大,振動逐漸發(fā)展為馳振。T型振子最大響應振幅比A*=2.52,超過了現有圓柱渦激振動試驗結果下的最大振幅比A*=1.90;T型振子的流致振動具有大振幅、頻率穩(wěn)定及“非自限制”的特點,適用于較高流速條件下的能量汲取。2.利用自循環(huán)水槽進行了不同阻尼下T型振子的流致振動試驗,并分析了在不同系統(tǒng)阻尼下T型振子的流致振動的振動特性及規(guī)律:加大阻尼會減弱T型截面...
【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
物體繞流的旋渦脫落現象
第 1 章 概述而流致振動的另一分支馳振通常被定義為一種大振幅、低頻率的振動。馳振的發(fā)生往往需要滿足一定的條件，即當特定截面形狀的繞流物體在垂直于來流方向發(fā)生流致振動時，來流攻角會發(fā)生周期性變化，周期性變化的攻角產生的橫向力會誘發(fā)繞流鈍體發(fā)生馳振[1, 7-9]。流致振動常常會引起結構的破壞而造成工程事故[10-12]。例如，流致振動會導致海上作業(yè)平臺、橋梁、高聳煙囪和熱交換站等長細比較大的建筑物或結構的產生疲勞破壞[13-15]。尤其當流體的脫渦頻率與繞流物體結構的固有頻率相接近時，繞流物體產生的振動會達到最大，如果這個過程持續(xù)，就會出現“鎖頻”現象（locked-in）[16]，這種現象的出現會使得流致振動對物體結構的破壞更加嚴重。流致振動造成工程破壞的較為典型的案例就是流致振動引起的塔科馬海峽吊橋崩塌事件（圖 1-2 所示）。
的理論功率就為 14 萬兆瓦，相當于 70 個三峽電站的裝機容量[21]。洋流能發(fā)電裝置是將洋流動能轉換為電能的裝置，由海上支撐載體、獲能裝置（水輪機）、發(fā)電機、電能轉換系統(tǒng)、電力傳輸系統(tǒng)等五個部分組成。按汲取能量的方式和工作原理的不同，可分為水平軸葉輪式、垂直軸葉輪式、振蕩式和其它方式等；按照支撐載體安裝固定方式的不同，又可分為樁基式、坐底式、懸浮式和漂浮式，不同類型的裝置其獲能原理、技術特征和整體結構形式有很大區(qū)別。洋流能利用裝置有多種[22]。其中英國 MCT（Marine Current Turbine）公司是最早從事洋流能研究的機構之一，其研發(fā)了 Alstom 裝置，如圖 1-3 所示，該裝置裝機功率為 500kw 并安裝在 Orkney 群島歐洲海洋能中心進行相關測試，運行 10 周發(fā)電量達到了 50 MW·h，順利達到了額定功率；挪威 HammerfestStrom 公司首先研制了單機容量 300kW 的 HS300 坐海底式三葉片水平軸潮流能裝置，如圖 1-4 所示。該裝置于 2003 年安裝于挪威 Kvalsundet 水道并開網發(fā)電，經過幾年運行測試后，該公司在 2009 年安裝了 HS300 改進型裝置。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]正三棱柱流致振動試驗研究[J]. 張軍,練繼建,劉昉,徐國賓,燕翔. 振動與沖擊. 2016(20)
[2]不同截面形式振子的流致振動試驗[J]. 燕翔,練繼建,劉昉,張軍,張夢溪. 天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2016(12)
[3]并列雙圓柱流致振動的不對稱振動和對稱性遲滯研究[J]. 陳威霖,及春寧,徐萬海. 力學學報. 2015(05)
[4]串列雙圓柱流致振動的數值模擬及其耦合機制[J]. 及春寧,陳威霖,黃繼露,徐萬海. 力學學報. 2014(06)
[5]潮流能研究現狀2013[J]. 張亮,李新仲,耿敬,張學偉. 新能源進展. 2013(01)
[6]高雷諾數下圓柱順流向和橫向渦激振動分析[J]. 唐友剛,樊娟娟,張杰,王麗元,桂龍. 振動與沖擊. 2013(13)
[7]并列雙圓柱渦激振動的經驗性模型研究[J]. 秦偉,康莊,孫麗萍,宋儒鑫. 海洋工程. 2013(02)
[8]海洋隔水管渦激振動的三維數值模擬研究[J]. 王成官,王嘉松,田中旭,喬信起,蔣世全,許亮斌. 水動力學研究與進展A輯. 2011(04)
[9]大柔性圓柱體兩自由度渦激振動試驗研究[J]. 黃維平,曹靜,張恩勇,唐世振. 力學學報. 2011(02)
[10]大長細比柔性桿件渦激振動實驗[J]. 唐國強,呂林,滕斌,謝彬,宋吉寧,張建僑,吳浩. 海洋工程. 2011(01)
博士論文
[1]中國新能源發(fā)展研究[D]. 張海龍.吉林大學 2014
[2]結構流固耦合振動與流動控制的數值模擬[D]. 徐楓.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]馳振穩(wěn)定性分析及其工程應用[D]. 謝宇新.天津大學 2003
本文編號：3044055
【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
物體繞流的旋渦脫落現象
第 1 章 概述而流致振動的另一分支馳振通常被定義為一種大振幅、低頻率的振動。馳振的發(fā)生往往需要滿足一定的條件，即當特定截面形狀的繞流物體在垂直于來流方向發(fā)生流致振動時，來流攻角會發(fā)生周期性變化，周期性變化的攻角產生的橫向力會誘發(fā)繞流鈍體發(fā)生馳振[1, 7-9]。流致振動常常會引起結構的破壞而造成工程事故[10-12]。例如，流致振動會導致海上作業(yè)平臺、橋梁、高聳煙囪和熱交換站等長細比較大的建筑物或結構的產生疲勞破壞[13-15]。尤其當流體的脫渦頻率與繞流物體結構的固有頻率相接近時，繞流物體產生的振動會達到最大，如果這個過程持續(xù)，就會出現“鎖頻”現象（locked-in）[16]，這種現象的出現會使得流致振動對物體結構的破壞更加嚴重。流致振動造成工程破壞的較為典型的案例就是流致振動引起的塔科馬海峽吊橋崩塌事件（圖 1-2 所示）。
的理論功率就為 14 萬兆瓦，相當于 70 個三峽電站的裝機容量[21]。洋流能發(fā)電裝置是將洋流動能轉換為電能的裝置，由海上支撐載體、獲能裝置（水輪機）、發(fā)電機、電能轉換系統(tǒng)、電力傳輸系統(tǒng)等五個部分組成。按汲取能量的方式和工作原理的不同，可分為水平軸葉輪式、垂直軸葉輪式、振蕩式和其它方式等；按照支撐載體安裝固定方式的不同，又可分為樁基式、坐底式、懸浮式和漂浮式，不同類型的裝置其獲能原理、技術特征和整體結構形式有很大區(qū)別。洋流能利用裝置有多種[22]。其中英國 MCT（Marine Current Turbine）公司是最早從事洋流能研究的機構之一，其研發(fā)了 Alstom 裝置，如圖 1-3 所示，該裝置裝機功率為 500kw 并安裝在 Orkney 群島歐洲海洋能中心進行相關測試，運行 10 周發(fā)電量達到了 50 MW·h，順利達到了額定功率；挪威 HammerfestStrom 公司首先研制了單機容量 300kW 的 HS300 坐海底式三葉片水平軸潮流能裝置，如圖 1-4 所示。該裝置于 2003 年安裝于挪威 Kvalsundet 水道并開網發(fā)電，經過幾年運行測試后，該公司在 2009 年安裝了 HS300 改進型裝置。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]正三棱柱流致振動試驗研究[J]. 張軍,練繼建,劉昉,徐國賓,燕翔. 振動與沖擊. 2016(20)
[2]不同截面形式振子的流致振動試驗[J]. 燕翔,練繼建,劉昉,張軍,張夢溪. 天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2016(12)
[3]并列雙圓柱流致振動的不對稱振動和對稱性遲滯研究[J]. 陳威霖,及春寧,徐萬海. 力學學報. 2015(05)
[4]串列雙圓柱流致振動的數值模擬及其耦合機制[J]. 及春寧,陳威霖,黃繼露,徐萬海. 力學學報. 2014(06)
[5]潮流能研究現狀2013[J]. 張亮,李新仲,耿敬,張學偉. 新能源進展. 2013(01)
[6]高雷諾數下圓柱順流向和橫向渦激振動分析[J]. 唐友剛,樊娟娟,張杰,王麗元,桂龍. 振動與沖擊. 2013(13)
[7]并列雙圓柱渦激振動的經驗性模型研究[J]. 秦偉,康莊,孫麗萍,宋儒鑫. 海洋工程. 2013(02)
[8]海洋隔水管渦激振動的三維數值模擬研究[J]. 王成官,王嘉松,田中旭,喬信起,蔣世全,許亮斌. 水動力學研究與進展A輯. 2011(04)
[9]大柔性圓柱體兩自由度渦激振動試驗研究[J]. 黃維平,曹靜,張恩勇,唐世振. 力學學報. 2011(02)
[10]大長細比柔性桿件渦激振動實驗[J]. 唐國強,呂林,滕斌,謝彬,宋吉寧,張建僑,吳浩. 海洋工程. 2011(01)
博士論文
[1]中國新能源發(fā)展研究[D]. 張海龍.吉林大學 2014
[2]結構流固耦合振動與流動控制的數值模擬[D]. 徐楓.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]馳振穩(wěn)定性分析及其工程應用[D]. 謝宇新.天津大學 2003
本文編號：3044055
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