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圆柱群流致振动响应和尾流特性耦合机制
1
作者 李响赫 张志猛 +2 位作者 及春宁 赵航浩 张妍 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期50-59,105,共11页
采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对均匀流场中圆柱群的横向流致振动进行了二维直接数值模拟。圆柱群中相邻柱体正交排列,间距比为L/D=3.20、8.00,折合流速为U_(r)=2~11,Re=100,圆柱质量比m^(*)=2。研究发现:不同间距比下,圆柱群前排和... 采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对均匀流场中圆柱群的横向流致振动进行了二维直接数值模拟。圆柱群中相邻柱体正交排列,间距比为L/D=3.20、8.00,折合流速为U_(r)=2~11,Re=100,圆柱质量比m^(*)=2。研究发现:不同间距比下,圆柱群前排和后排的圆柱分别呈现出涡激振动和尾流驰振的响应特征;后排圆柱的振幅普遍大于前排圆柱,小间距比圆柱群的最大振幅高于大间距比的情况;前排相邻圆柱(横流向)的脱涡模式为稳定的同相同步和反相同步模式,或者两种同步模式的切换。顺流向上,小间距比前排相邻圆柱分别呈现延展体和重附着模式,而大间距比下均为共同脱涡模式。各圆柱的主频f^(*)、振幅与升力-位移相位差之间存在紧密的联系。随着U_(r)的增大,圆柱升力-位移相位差会从0°跳转到180°,分别对应流体对圆柱振动的激励和抑制作用,其中后排圆柱完成相位转换需要过渡的折合流速区间更大。相邻并列圆柱之间存在微小的振动频率差,其位移之间的相位差不稳定。随着U_(r)的增大,大间距比圆柱群相位差稳定的范围总体向上游缩窄,而小间距比时则向下游扩张。 展开更多
关键词 圆柱群 流致振动 尾涡模式 相位差
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正三棱柱流致振动试验研究 被引量：9
2
作者 张军 练继建 +2 位作者 刘昉 徐国宾 燕翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第20期17-23,共7页
以典型的圆柱流致振动为参照,进行了水中弹性支撑正三棱柱在不同刚度下的流致振动试验,系统阐述了正三棱柱的振幅与主频变化特性、频谱特征及尾流模式,并揭示了系统刚度对振动响应的影响。试验结果表明,有别于圆柱"自限制"的... 以典型的圆柱流致振动为参照,进行了水中弹性支撑正三棱柱在不同刚度下的流致振动试验,系统阐述了正三棱柱的振幅与主频变化特性、频谱特征及尾流模式,并揭示了系统刚度对振动响应的影响。试验结果表明,有别于圆柱"自限制"的三个响应区间,正三棱柱的流致振动响应区间分别为:涡激振动分支,涡振-驰振转变分支及驰振分支。随折合流速增大,三棱柱的振动响应并未出现抑制现象。涡激-驰振转变分支中,振幅突增和频率突降,体现了由涡振向驰振的转变趋势;涡激振动上端分支和驰振分支中,柱体振动存在"锁频"现象。系统刚度的变化会造成相同折合流速下正三棱柱尾流模式的差异,进而影响振幅和频率响应。正三棱柱最大响应振幅比为2.11,大于现有圆柱试验的最大响应振幅比1.90。相比于圆柱,正三棱柱更有利于低速水流能的开发利用。 展开更多
关键词 正三棱柱 流致振动 驰振 尾流模式 系统刚度
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低雷诺数下两类串列圆柱的涡激振动 被引量：6
3
作者 杜晓庆 邬伟伟 +1 位作者 赵燕 吴葛菲 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期283-291,共9页
为了研究上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动的影响,针对两类串列双圆柱(上游圆柱固定、下游圆柱可作两自由度振动,上下游圆柱均可作两自由度振动),在低雷诺数下(Re=100),采用数值模拟方法,研究了下游圆柱在不同尾流干扰下的振幅、... 为了研究上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动的影响,针对两类串列双圆柱(上游圆柱固定、下游圆柱可作两自由度振动,上下游圆柱均可作两自由度振动),在低雷诺数下(Re=100),采用数值模拟方法,研究了下游圆柱在不同尾流干扰下的振幅、振动频率、相位差等振动特性随折减速度的变化规律,从能量输入和尾流模态角度探讨了上游圆柱的振动状况对下游圆柱涡激振动的影响规律及其流场机理。研究表明:上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动有显著影响;与上游圆柱固定情况相比,上游圆柱振动时下游圆柱存在明显的振动锁定区间;下游圆柱横流向振幅更大且最大振幅发生在更高的折减风速下。振动过程中两类串列圆柱的顺流向间距比明显不同。上游圆柱固定时,顺流向圆柱间距大于上游圆柱振动情况。两类双圆柱的尾流模态也有明显不同,上游圆柱固定、下游圆柱振动时的串列双圆柱为平行涡街模态,而上下游圆柱均能振动时的尾流为“2S”模态。 展开更多
关键词 涡激振动 串列双圆柱 尾流干扰 数值模拟 尾流模态
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浅水圆柱绕流流动模式探讨 被引量：1
4
作者 李玲 晏智锋 刘昭伟 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第10期30-34,54,共6页
数值求解了二维浅水方程和RNGk-ε流模型,模拟了不同稳定性系数S和圆柱中心间距G下的单圆柱、两圆柱和三圆柱的尾流流动模式,研究了底部摩擦力对尾流结构的影响。结果表明:随着S增大,尾流在底部摩擦力的作用下趋于稳定,大尺度涡结构逐... 数值求解了二维浅水方程和RNGk-ε流模型,模拟了不同稳定性系数S和圆柱中心间距G下的单圆柱、两圆柱和三圆柱的尾流流动模式,研究了底部摩擦力对尾流结构的影响。结果表明:随着S增大,尾流在底部摩擦力的作用下趋于稳定,大尺度涡结构逐渐消失。单圆柱尾流区依次出现了涡街(VS)尾流、不稳定漩涡(UB)尾流和稳定漩涡(SB)尾流。多圆柱尾流除了受S数影响外,还与G密切相关。随着G的增大,两圆柱背后依次出现了单钝体绕流、偏转尾流和对称尾流,三圆柱背后则依次出现了单钝体绕流、偏转尾流、对称尾流和非对称尾流。此外,数值结果还表明多圆柱尾流结构不同于单圆柱,多圆柱并排使得尾流更加不稳定。 展开更多
关键词 浅水尾流 流动模式 圆柱绕流 底部摩檫力 圆柱中心间距
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剪切流作用下立管涡激响应的研究 被引量：6
5
作者 林琳 王言英 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期901-910,共10页
为研究剪切流作用下立管的涡激振动问题,文章建立了三维立管的涡激动力响应方程,顺流方向的力通过Morison方程求解;横向涡激力采用改进的尾流阵子模型求解,考虑了附加质量的变化;轴向力的计算考虑平台升沉运动的影响。采用有限单元法离... 为研究剪切流作用下立管的涡激振动问题,文章建立了三维立管的涡激动力响应方程,顺流方向的力通过Morison方程求解;横向涡激力采用改进的尾流阵子模型求解,考虑了附加质量的变化;轴向力的计算考虑平台升沉运动的影响。采用有限单元法离散控制方程,离散后的方程采用Newmark-β法在时域求解。在此基础上,研究了剪切流作用下立管的多模态涡激振动响应,讨论了剪切参数对立管涡激动力响应的影响,并比较了均匀流和剪切流条件下立管不同的响应特征。结果表明,剪切参数对立管的涡激响应动力响应有很大的影响,剪切流条件下立管呈现的多模态响应极为复杂,与均匀来流条件下的振幅和频率响应特点明显不同。 展开更多
关键词 涡激振动 尾流阵子模型 剪切流 多模态响应
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空腔流尾流模式振荡特性研究 被引量：1
6
作者 郭裕 姚世卫 +1 位作者 李邦明 苟金澜 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第2期52-57,共6页
采用基于两方程k-ω-SST模型的IDDES方法,对5类空腔流进行数值模拟,研究空腔流尾流模式的振荡特性,详细分析了流场中涡结构、腔口法向速度等信息,着重探讨了空腔跨度和深度对尾流模式振荡频率的影响。数值计算结果表明:IDDES方法可有效... 采用基于两方程k-ω-SST模型的IDDES方法,对5类空腔流进行数值模拟,研究空腔流尾流模式的振荡特性,详细分析了流场中涡结构、腔口法向速度等信息,着重探讨了空腔跨度和深度对尾流模式振荡频率的影响。数值计算结果表明:IDDES方法可有效模拟尾流模式不可压缩空腔流,捕捉空腔流一个周期内涡的演化规律;不同跨度、深度空腔尾流模式流场结构及涡发展规律基本一致;空腔跨度几乎不影响振荡频率,而深度对振荡频率有显著影响,与可压缩空腔流Rossiter给出的半经验公式有明显区别,并揭示了这种现象产生的原因。 展开更多
关键词 空腔流 尾流模式 IDDES 自持振荡
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剪切来流下串列三圆柱横向振动响应机理研究 被引量：3
7
作者 谭潇玲 涂佳黄 +2 位作者 雷平 梁经群 邓旭辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第20期89-99,共11页
基于四步半隐式特征线分裂算子有限元方法,对低雷诺数工况下串列布置三圆柱体结构的单自由度流致振动问题进行了数值模拟,并重点分析了雷诺数、剪切率以及折减速度这三个关键参数对三圆柱体横流向动力响应、流体力、相位、频谱特性以及... 基于四步半隐式特征线分裂算子有限元方法,对低雷诺数工况下串列布置三圆柱体结构的单自由度流致振动问题进行了数值模拟,并重点分析了雷诺数、剪切率以及折减速度这三个关键参数对三圆柱体横流向动力响应、流体力、相位、频谱特性以及尾流模态的影响。计算结果表明,随雷诺数的增加,三圆柱体结构的最大振幅值增大,且超过共振区间后中下游两圆柱体振幅值在不同剪切率工况下的差异明显增大。不同雷诺数工况下,三圆柱体结构的振幅曲线随剪切率呈现出阶段性变化。雷诺数的增加对下游圆柱体升阻力系数最大值的影响较大,而剪切率对结构表面受力的影响则主要集中于共振区间以及大折减速度范围内的升力系数均方根值。随着雷诺数和剪切率的增加,中下游两圆柱体相位差发生转变以及“相位开关”后出现的“下凹段”所对应的范围明显扩大。另外,横流向位移PSD曲线中频率的阶数以及主频所对应的能量值变化较大。在流体速度差以及惯性作用的影响下,三圆柱体结构的尾流模态呈现出较大的不规则性。 展开更多
关键词 平面剪切来流 动力响应 流体力系数 相位阶段变化 尾流模态
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存在背景流的内波场中隔水管涡激振动研究
8
作者 王琮 刘振纹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1465-1471,共7页
针对内波致水平剪切流使得隔水管发生多模态和高模态的响应问题,本文采用内波控制方程与刚盖边界条件,结合半经验的尾流振子模型以及隔水管的非线性振动方程,建立了隔水管在内波致剪切流流场中的涡激振动模型,给出了隔水管在内波致水平... 针对内波致水平剪切流使得隔水管发生多模态和高模态的响应问题,本文采用内波控制方程与刚盖边界条件,结合半经验的尾流振子模型以及隔水管的非线性振动方程,建立了隔水管在内波致剪切流流场中的涡激振动模型,给出了隔水管在内波致水平剪切流与背景流叠加作用下的涡激振动响应和功率谱密度分布情况。结果表明:内波致剪切流与背景流叠加后,引起锁振区间的变化,并激发了隔水管多模态涡激共振,隔水管会产生复合模态振动,疲劳影响更加复杂;高阶模态内波能量较小,对隔水管涡激振动影响较小,低模态内波对隔水管涡激振动影响更为显著。 展开更多
关键词 涡激振动 内波 隔水管 背景流 尾流振子 多模态 约化速度 频率锁定
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基于OpenFOAM平台的钝体稳焰器尾流动力学分析
9
作者 王祎 吴宝元 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期439-446,共8页
在具有高速来流的燃烧室结构中被广泛采用的钝体稳焰器主要通过尾流流场中的剪切层以及低速回流区达到稳定火焰的目的,因此有必要对尾流非稳态流场进行流体动力学分析。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台对Volvo试验钝体稳焰器非稳... 在具有高速来流的燃烧室结构中被广泛采用的钝体稳焰器主要通过尾流流场中的剪切层以及低速回流区达到稳定火焰的目的,因此有必要对尾流非稳态流场进行流体动力学分析。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台对Volvo试验钝体稳焰器非稳态流场进行仿真计算,并采用Omega涡识别方法以及动力学模态分解方法对计算结果进行分析以获取流场流体动力学特性。通过与试验结果进行对比,表明采取κ-ωSST IDDES湍流模型能够获得较为详细的钝体稳焰器尾流流场结构;Omega涡识别方法能够有效识别尾流流场涡结构;采用动力学模态分解方法能够获得具有明确物理意义的流体动力学模态,对于钝体稳焰器尾流动力学研究具有重要意义。 展开更多
关键词 钝体稳焰器 尾流 湍流模拟 OPENFOAM 涡识别方法 动力学模态分解
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