本文關(guān)鍵詞：彈性圓柱在軸向來流中渦激振蕩的直接數(shù)值模擬研究　出處：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 渦激振蕩 虛擬區(qū)域法 直接數(shù)值模擬 三維振蕩 軸向

【摘要】：圓柱渦激振蕩問題廣泛存在于機械、海洋、航空等工程中,由于該問題中流體和固體運動是相互耦合的,對其做數(shù)值計算是個很大的挑戰(zhàn)。本論文使用直接力/虛擬區(qū)域法對一端固定一端自由的彈性圓柱在軸向來流中的渦激振蕩問題進行了直接數(shù)值模擬,著重分析了無量綱參數(shù)包括雷諾數(shù)、無量綱剪切模量、圓柱-流體密度比對圓柱振蕩運動的影響以及相關(guān)流場的渦結(jié)構(gòu)、尾渦脫落過程。當限制彈性圓柱在軸向來流中做平面振動時,彈性圓柱振蕩呈對稱性,并且主要做拍動振動。增加雷諾數(shù)或減小密度比均可使其無量綱振蕩頻率(St)加大,無量綱剪切模量對振動頻率的影響非常小。振幅隨雷諾數(shù)和密度比的增大而增大,隨無量綱剪切模量的增大而減小,其中密度比的影響最為顯著。尾渦主要呈現(xiàn)為對稱的發(fā)夾渦。當去掉平面振動中的約束后,自由端開始做轉(zhuǎn)圈振動。當振蕩呈現(xiàn)“circle”模態(tài)時,兩個方向的振幅相當,合成運動為單峰振動。當振蕩呈現(xiàn)“ellipse”模態(tài)時,自由端運動軌跡接近橢圓形,合成運動為雙峰振動。與平面振動類似,振幅均會隨著雷諾數(shù)和密度比的增加而增大,隨無量綱剪切模量的增大而減小,振幅對密度比的變化最敏感。無量綱頻率(St)隨密度比的增加而變小,同時無量綱剪切模量對無量綱頻率的影響和模態(tài)相關(guān)。雷諾數(shù)和無量綱剪切模量對振動模態(tài)的影響相互制約�！癱ircle”模態(tài)尾渦為連續(xù)脫落的旋轉(zhuǎn)發(fā)夾渦。
[Abstract]:The problem of cylindrical vortex-induced oscillations is widely used in mechanical, marine, aviation and other engineering, because of the fluid and solid motion is coupled with each other in this problem. The direct force / virtual domain method is used to simulate the vortex-induced oscillations of an elastic cylinder with one fixed end and one free end in axial flow. The effects of dimensionless parameters such as Reynolds number, dimensionless shear modulus, the ratio of cylindrical to fluid density on the oscillatory motion of the cylinder and the vortex structure of the related flow field are analyzed emphatically. Wake vortex shedding. When the elastic cylinder is confined to the plane vibration in the axial flow, the elastic cylinder oscillates symmetrically. The frequency of dimensionless oscillation can be increased by increasing Reynolds number or decreasing density ratio. The effect of dimensionless shear modulus on vibration frequency is very small. The amplitude increases with the increase of Reynolds number and density ratio, and decreases with the increase of dimensionless shear modulus. The effect of density ratio is the most obvious. The wake vortex is mainly a symmetrical hairpin vortex. When the constraint in the plane vibration is removed, the free end begins to make the rotation vibration. When the oscillation presents the "circle" mode. The amplitude of the two directions is equal, the synthetic motion is a single peak vibration, when the oscillation presents "ellipse" mode, the free end motion trajectory is close to the ellipse, and the synthetic motion is a bimodal vibration, which is similar to the plane vibration. The amplitude increases with the increase of Reynolds number and density ratio, and decreases with the increase of dimensionless shear modulus. The amplitude is most sensitive to the change of density ratio, and the dimensionless frequency Stg becomes smaller with the increase of density ratio. At the same time, the influence of dimensionless shear modulus on the dimensionless frequency is related to the mode. The influence of Reynolds number and dimensionless shear modulus on the vibration mode is restricted. "circle" The modal wake is a rotating hairpin vortex with continuous shedding.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O32

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