發(fā)布時(shí)間：2021-07-11 04:53

　　能源獲取和利用的方式隨著社會(huì)進(jìn)步而不斷發(fā)展,近年來(lái)隨著材料技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步,利用鈍體結(jié)構(gòu)的流致振動(dòng)特性進(jìn)行能量收集成為越來(lái)越重要的研究方向,而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)是提升能量收集效率的有效方式。本文利用氣動(dòng)優(yōu)化方法,將圓柱和附屬桿組合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)從而提高能量收集效率。借助計(jì)算流體力學(xué)工具,研究了附屬桿的位置、形狀、尺寸對(duì)圓柱氣動(dòng)特性,振動(dòng)特性以及能量收集效果的影響,并且與多圓柱串聯(lián)進(jìn)行了對(duì)比。按照?qǐng)A柱繞流時(shí)流體是否發(fā)生再附著現(xiàn)象,將工況分為兩類。附屬桿的附著角α的范圍為0°至90°,第一類附著角較小（15°,30°）,發(fā)生再附著現(xiàn)象,升力和阻力有所降低,斯托拉哈數(shù)有小幅增加。第二類工況附著角較大（45°至90°）,流體分離后不會(huì)發(fā)生再附著現(xiàn)象,升力有明顯的加強(qiáng),增強(qiáng)了漩渦脫落能量,并且三角形附屬桿工況更容易受附著角變化的影響。進(jìn)一步將研究對(duì)象簡(jiǎn)化為單自由度的彈簧阻尼系統(tǒng),研究各工況能量收集特性。第一類工況減小了鎖定區(qū)范圍和最大振幅,明顯的抑制圓柱的流致振動(dòng)現(xiàn)象;第二類工況的無(wú)量綱振幅和無(wú)量綱功率相比于標(biāo)準(zhǔn)圓柱有大幅提升,整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì),其中α=60°的工況增強(qiáng)振動(dòng)的效果最好。三種因素對(duì)圓... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源及研究目的與意義
        1.1.1 課題來(lái)源
        1.1.2 研究目的與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 圓柱氣動(dòng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流致振動(dòng)能量收集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 附屬桿對(duì)圓柱繞流的氣動(dòng)特性影響
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值模擬方法及工況設(shè)置
        2.2.1 數(shù)值模擬方法
        2.2.2 計(jì)算域及網(wǎng)格方案
        2.2.3 模擬工況
    2.3 附屬桿位置對(duì)氣動(dòng)特性影響分析
        2.3.1 平均壓力系數(shù)
        2.3.2 相關(guān)力參數(shù)及漩渦脫落特性
        2.3.3 柱體周圍的流場(chǎng)分析
    2.4 附屬桿形狀對(duì)氣動(dòng)特性影響分析
        2.4.1 平均壓力系數(shù)
        2.4.2 相關(guān)力參數(shù)及漩渦脫落特性
    2.5 本章小結(jié)
第3章 附屬桿對(duì)單圓柱振動(dòng)及能量收集的影響
    3.1 引言
    3.2 單圓柱模型建立及工況設(shè)置
        3.2.1 運(yùn)動(dòng)模型的建立及求解
        3.2.2 計(jì)算域及網(wǎng)格方案
    3.3 位置對(duì)振動(dòng)與能量收集特性的影響
        3.3.1 不同位置附屬桿工況的振動(dòng)特性
        3.3.2 不同位置附屬桿工況的流場(chǎng)分析
        3.3.3 能量收集模型建立及對(duì)比分析
    3.4 尺寸對(duì)振動(dòng)及能量收集特性影響
    3.5 形狀對(duì)振動(dòng)及能量收集特性影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 附屬桿對(duì)多圓柱振動(dòng)及能量收集的影響
    4.1 引言
    4.2 串聯(lián)多圓柱模型的建立及工況設(shè)置
    4.3 位置對(duì)雙圓柱振動(dòng)及能量收集的影響
        4.3.1 不同附屬桿位置工況的振動(dòng)特性
        4.3.2 不同附屬桿位置工況的流場(chǎng)分析
        4.3.3 上下游柱體無(wú)量綱功率的對(duì)比分析
    4.4 間距比對(duì)雙圓柱能量收集的影響
    4.5 位置對(duì)三圓柱振動(dòng)及能量收集的影響
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]流致振動(dòng)能量利用的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 練繼建,燕翔,劉昉.  南水北調(diào)與水利科技. 2018(01)
[2]大渦模擬中模型系數(shù)對(duì)方柱繞流的影響[J]. 張童偉,聶欣,陶雪峰.  杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(06)
[3]矩形斷面柱體渦激振動(dòng)數(shù)值模擬與機(jī)理分析[J]. 龔慧星,劉志文.  公路交通科技. 2016(08)
[4]基于風(fēng)致振動(dòng)機(jī)理的微型壓電風(fēng)能采集器[J]. 曹旸,陳仁文.  壓電與聲光. 2016(04)
[5]直激式壓電風(fēng)能捕獲器的性能分析與實(shí)驗(yàn)[J]. 闞君武,張肖逸,王淑云,汪彬,沈亞林,楊燦,傅青青.  光學(xué)精密工程. 2016(05)
[6]不同截面形式振子的流致振動(dòng)試驗(yàn)[J]. 燕翔,練繼建,劉昉,張軍,張夢(mèng)溪.  天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2016(12)
[7]行波壁抑制圓柱渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬研究[J]. 徐楓,陳文禮,肖儀清,歐進(jìn)萍.  工程力學(xué). 2014(09)
[8]串列雙圓柱流致振動(dòng)的數(shù)值模擬及其耦合機(jī)制[J]. 及春寧,陳威霖,黃繼露,徐萬(wàn)海.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
[9]中國(guó)陸地風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)潛力區(qū)域分析[J]. 李柯,何凡能,席建超.  資源科學(xué). 2010(09)
[10]壓電俘能技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述[J]. 袁江波,謝濤,單小彪,陳維山.  振動(dòng)與沖擊. 2009(10)

博士論文
[1]圓柱型壓電俘能器的流激振動(dòng)及其發(fā)電性能研究[D]. 宋汝君.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]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
[3]方形鈍體繞流湍流場(chǎng)特征參數(shù)研究[D]. 米海蓉.哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]不同截面形狀柱體流致振動(dòng)及能量轉(zhuǎn)換特性[D]. 李恒.重慶大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3277376