當(dāng)鈍體處于一定流速的流體中時(shí),旋渦脫落以及隨之產(chǎn)生的流致振動(dòng)（Flow-induced Motion,FIM）現(xiàn)象十分常見(jiàn)。流致振動(dòng)普遍存在于自然界和工程領(lǐng)域,一方面,它會(huì)對(duì)許多工程結(jié)構(gòu)物造成結(jié)構(gòu)性疲勞損害,產(chǎn)生嚴(yán)重的安全性問(wèn)題;另一方面,流致振動(dòng)蘊(yùn)含著大量的能量,只要利用得當(dāng),它也有對(duì)人們有利的一面。近年來(lái),利用鈍體流致振動(dòng)引起的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的清潔能源收集技術(shù)在新能源領(lǐng)域中引起了廣泛研究興趣。為了提高流致振動(dòng)清潔能源收集系統(tǒng)的能量收集效率,需要了解流致振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和提高振動(dòng)強(qiáng)度的途徑。采用在圓柱表面選擇性增加粗糙帶的被動(dòng)控制措施能夠有效強(qiáng)化圓柱的流致振動(dòng),促進(jìn)高強(qiáng)度的馳振的產(chǎn)生。目前,表面選擇性增加粗糙帶的被動(dòng)控制圓柱流致振動(dòng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性尚未有統(tǒng)一定論,被動(dòng)控制圓柱由渦致振動(dòng)（Vortex-induced Vibration,VIV）向馳振轉(zhuǎn)變的物理機(jī)制尚未明確,而且來(lái)流攻角對(duì)被動(dòng)控制柱體振動(dòng)響應(yīng)特性的影響未知,基于被動(dòng)控制圓柱的流致振動(dòng)清潔能源收集系統(tǒng)在不同來(lái)流攻角下的能量轉(zhuǎn)換特性及其物理機(jī)制需要進(jìn)一步深入研究。本文針對(duì)被動(dòng)控制圓柱,首先采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)渦致振動(dòng)-馳振過(guò)渡... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

旋渦脫落現(xiàn)象以及流致振動(dòng)導(dǎo)致的工程安全問(wèn)題Fig.1.1Vortexsheddingandstructuraldamagecausedbyflowinducedmotion

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 緒 論如流致振動(dòng)壓電能量收集系統(tǒng)（VIPEH）和渦致振動(dòng)水生清潔能源系統(tǒng)（VIVACE）如圖 1.2 所示，它們將海洋、河流和風(fēng)中鈍體流致振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)害為利，是一種新型和高效的清潔能源收集方案。為了提高流致振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換器的能量密度，需要探索促使流致振動(dòng)發(fā)生并且提高柱體振幅的途徑，進(jìn)一步獲取加強(qiáng)柱體流致振動(dòng)的措施，比如：表面附加粗糙帶的被動(dòng)控制圓柱、柱體后方加裝分隔板以及采用多柱體振動(dòng)系統(tǒng)等[16, 17]，這些措施能夠有效激發(fā)柱體高強(qiáng)度的馳振運(yùn)動(dòng)。

圖 1.4 光滑圓柱與被動(dòng)控制圓柱的振幅響應(yīng)Fig.1.4 Amplitude respond of a circular smooth cylinder and a VIVACE type PTC-cylinder.2.3 流致振動(dòng)的關(guān)鍵影響因素以往針對(duì)鈍體流致振動(dòng)的研究，大多數(shù)是考慮來(lái)流方向垂直或平行于振動(dòng)的單自由度運(yùn)動(dòng)。這類(lèi)攻角始終為零的鈍體繞流和流致振動(dòng)的研究條件相對(duì)，在實(shí)驗(yàn)室水槽或者風(fēng)洞中容易實(shí)現(xiàn)。在工程實(shí)際應(yīng)用中，河流、洋流以及流體對(duì)于橋梁、高塔以及高樓大廈等的方向是隨時(shí)可變的，這也使得這些工筑物的來(lái)流攻角處于動(dòng)態(tài)變化。因此，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并解決這類(lèi)問(wèn)題對(duì)于提高工程結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題具有重大的意義，許多學(xué)者也針對(duì)鈍體在不同來(lái)流攻的流致振動(dòng)特性展開(kāi)了研究。鈍體繞流時(shí)攻角的變化會(huì)導(dǎo)致剪切層和尾流旋渦結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生變化，使得壓力分布不均，進(jìn)而影響鈍體的流致振動(dòng)響應(yīng)特性，尤其是對(duì)于方柱這類(lèi)帶角或者具有表面附加結(jié)構(gòu)的鈍體。Nemes[61]和 Zhao[62]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，正柱體在攻角介于 0°-10°時(shí)，在較高流速下將發(fā)生馳振；當(dāng)來(lái)流攻角在 22.5°-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高雷諾數(shù)范圍內(nèi)不同形狀柱體流致振動(dòng)特性研究[J]. 丁林,張力,姜德義.  振動(dòng)與沖擊. 2015(12)
[2]被動(dòng)控制下雙圓柱靜止繞流與流致振動(dòng)研究[J]. 丁林,張力,楊仲卿,張迎賀.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(07)
[3]一種基于希爾伯特變換的相位差測(cè)量方法[J]. 周增建,王海,鄭勝峰,周渭.  電子質(zhì)量. 2009(09)
[4]不同截面形狀柱體流致振動(dòng)的CFD數(shù)值模擬[J]. 徐楓,歐進(jìn)萍,肖儀清.  工程力學(xué). 2009(04)
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[6]基于DTFT的一種低頻振動(dòng)信號(hào)相位差測(cè)量新方法[J]. 張海濤,涂亞慶.  振動(dòng)工程學(xué)報(bào). 2007(02)
[7]方柱非定常繞流與渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 徐楓,歐進(jìn)萍.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(S1)
[8]雙圓柱繞流誘發(fā)振動(dòng)的數(shù)值模擬（Part I橫向振動(dòng)）[J]. 陳文曲,任安祿,鄧見(jiàn).  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2005(04)
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博士論文
[1]被動(dòng)湍流控制下多柱體流致振動(dòng)研究[D]. 丁林.重慶大學(xué) 2013
[2]多柱體系統(tǒng)靜止繞流與渦激振動(dòng)的試驗(yàn)及數(shù)值研究[D]. 高洋洋.中國(guó)海洋大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3108323