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三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究
1
作者 涂佳黄 吕海宇 +1 位作者 胡刚 王贯宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期354-367,共14页
基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩... 基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。 展开更多
关键词 浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法 等边三角形布置 尾流模式 流体力系数 流动机理
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潮流能水轮机阵列水动力与布局优化研究进展 被引量：2
2
作者 张继生 俞诗琪 +2 位作者 张灿 李浩然 王芳宇 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期79-87,共9页
概述了潮流能水轮机阵列的水动力特性,总结了不同横向、纵向间距下水轮机尾流变化的一般规律,梳理了水轮机阵列布局的优化方法,从人工传统优化阵列布局与计算机自动优化阵列布局两方面回顾了水轮机阵列单目标优化与多目标优化的研究进... 概述了潮流能水轮机阵列的水动力特性,总结了不同横向、纵向间距下水轮机尾流变化的一般规律,梳理了水轮机阵列布局的优化方法,从人工传统优化阵列布局与计算机自动优化阵列布局两方面回顾了水轮机阵列单目标优化与多目标优化的研究进展。人工传统布局结构简单且易于操作,有比较强的工程实践性,但物理试验可限制的约束条件有限,难以模拟阵列在真实海况下的发电情况;自动优化布局相比于人工传统布局更具有现实意义,但依然面临经济模块因素缺乏、多目标内容待完善、理论与实践未统一、前期准备时间较长等诸多挑战。 展开更多
关键词 潮流能水轮机 尾流规律 阵列优化 单目标优化 多目标优化
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倾斜流作用下柔性立管涡激振动的数值模拟 被引量：9
3
作者 及春宁 邢国源 +1 位作者 张力 许栋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期324-331,共8页
针对倾斜角度为60°来流作用下细长柔性立管的涡激振动问题,应用基于浸入边界法的三维水动力并行计算程序Cg LES_IBM,并结合隐式结构动力计算程序X-code,进行了直接数值模拟。研究发现:柔性立管振动表现出明显的驻波特征,绝大部分... 针对倾斜角度为60°来流作用下细长柔性立管的涡激振动问题,应用基于浸入边界法的三维水动力并行计算程序Cg LES_IBM,并结合隐式结构动力计算程序X-code,进行了直接数值模拟。研究发现:柔性立管振动表现出明显的驻波特征,绝大部分的振动能量集中在一个窄频段上。两向振动的相位差沿展向周期性变化,在顺流向振动结点处出现180°的相位切换,振动轨迹也对应出现了逆时针和顺时针"8"字形的变化。流体力的时空分布呈现行波和驻波的混合模式。立管大部分处于激励状态,仅在横流向振动结点以下一定范围内处于阻尼状态。倾斜的尾流导致流体力也呈现出一定的行波特征。 展开更多
关键词 浸入边界法 柔性立管 倾斜流 涡激振动 尾涡模式 能量传递 行波 驻波
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下游圆柱涡致振动的升阻力特性及涡脱落模态分析 被引量：2
4
作者 陈文曲 任安禄 邓见 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1254-1259,共6页
采用分块耦合方法结合任意拉格朗日-欧拉法数值求解非定常二维不可压缩N-S方程和Poisson方程,分析了下游圆柱涡致振动的涡脱落模态以及升阻力特性.圆柱振荡频率比值为0.30～1.49.分析了各种模态之间相互转化的跃迁点、升力与振幅间相位... 采用分块耦合方法结合任意拉格朗日-欧拉法数值求解非定常二维不可压缩N-S方程和Poisson方程,分析了下游圆柱涡致振动的涡脱落模态以及升阻力特性.圆柱振荡频率比值为0.30～1.49.分析了各种模态之间相互转化的跃迁点、升力与振幅间相位和模态间转化的关系,以及初始涡量形成的差异与模态间转化的关系,研究了当涡脱落向下游移动时的演化和重组现象.研究发现,涡的横向和流向间距以及涡街的大小随频率比的变化而变化;存在3种典型的涡脱落模态, 即2P、2S 和 P+S模态,各种模态之间相互竞争从而促进了流体与结构间相互作用的发展. 展开更多
关键词 任意拉格朗日-欧拉方法 涡致振动 涡脱落模态
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不同间距比下错列双平板绕流流场的PIV测量与POD分析 被引量：4
5
作者 高波 陈来祚 +2 位作者 苟文波 倪丹 张雨琪 《流体机械》 CSCD 北大核心 2020年第9期18-22,共5页
运用粒子成像测速技术(PIV),在水洞中对亚临界雷诺数ReD=1×104时错列双平板绕流进行了测量,探索平板间距对绕流流场结构的影响。应用本征正交分解(POD)方法对绕流流场结构进行模态分解,提取流场相干结构。结果表明:前4阶模态形态... 运用粒子成像测速技术(PIV),在水洞中对亚临界雷诺数ReD=1×104时错列双平板绕流进行了测量,探索平板间距对绕流流场结构的影响。应用本征正交分解(POD)方法对绕流流场结构进行模态分解,提取流场相干结构。结果表明:前4阶模态形态是流场中最主要的相干结构;流向间距T与法向间距H对错列平板绕流流场结构影响显著,随着平板间间距变化,错列平板绕流可分为间隙射流干涉、剪切层和尾流共同干涉、剪切层干涉3种模式。流向间距T/D=0、法向间距H/D=1时,平板间出现很强间隙射流结构,受间隙射流影响,上游平板剪切层与下游平板下表面剪切层包络混合,形成类似“单钝体”流动结构。 展开更多
关键词 错列双平板 尾迹 干涉模式 POD分析
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基于非定常涡格法的扑翼飞行器气动特性优化 被引量：3
6
作者 贺红林 周翔 +1 位作者 朱保利 余春锦 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期74-79,共6页
旨在为柔性扑翼飞行器的翼面选型与设计提供一定依据,研究其气动优化。建立了扑翼的非定常涡格法(UVLM)尾涡模型;采用面向对象的编程技术对该模型进行求解并引入GPU流式编程技术实现了UVLM并行计算,使其执行效率提高了3倍;以升力和推力... 旨在为柔性扑翼飞行器的翼面选型与设计提供一定依据,研究其气动优化。建立了扑翼的非定常涡格法(UVLM)尾涡模型;采用面向对象的编程技术对该模型进行求解并引入GPU流式编程技术实现了UVLM并行计算,使其执行效率提高了3倍;以升力和推力的最大化为目标,并采用模式搜索法对扑翼的扑动与俯仰运动相位差、扑动频率与柔性扭转角以及翼面结构进行了优化。结果显示,要获得尽可能大的气动推力,翼面应设计成倒梯形且其外翼段应具较大面积,要使升力最大化则需将翼面设计成正梯形布局并应使内翼段面积较大;为进一步提高FMAV推力,应在增大扑动频率的同时适当减小翼面的柔性扭转角。研究表明,内嵌UVLM的模式搜索法可望成为FMAV气动优化的一个重要工具。 展开更多
关键词 扑翼飞行器 尾涡模型 非定常涡格法(UVLM) 模式搜索法 气动优化
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加权融合方法在船型开发中的应用
7
作者 苏甲 孙文愈 +1 位作者 郑安燃 徐伟 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第21期52-56,共5页
加权融合方法是一种新型船型变换方法,结合船舶数值模拟评估技术,可以较好地应用于船体型线设计和优化研究。本文首先简要介绍该融合方法,再结合具体实例,在某油船的线型开发中应用加权融合方法,从两母型船中得到一系列融合船型。通过... 加权融合方法是一种新型船型变换方法,结合船舶数值模拟评估技术,可以较好地应用于船体型线设计和优化研究。本文首先简要介绍该融合方法,再结合具体实例,在某油船的线型开发中应用加权融合方法,从两母型船中得到一系列融合船型。通过对融合船型与母型船的性能、流场的相关性分析,得到加权融合方法的应用特色,为该方法在未来船型开发中的应用提供参考。 展开更多
关键词 加权融合方法 舷侧波形 伴流 船型开发
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单/双自由度旋转圆柱流致振动特性数值计算分析
8
作者 包燕旭 张小玉 +2 位作者 陈威 林永水 李晓彬 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1661-1670,共10页
为探讨不同自由度下旋转圆柱流致振动特性,本文对单/双自由度二维旋转圆柱在不同转速比下的流致振动进行了数值模拟研究,分析并对比了不同自由度下漩涡脱落模式及分布区间、流体力、振幅响应。研究时观察到六种脱涡模式,单自由度四种(2S... 为探讨不同自由度下旋转圆柱流致振动特性,本文对单/双自由度二维旋转圆柱在不同转速比下的流致振动进行了数值模拟研究,分析并对比了不同自由度下漩涡脱落模式及分布区间、流体力、振幅响应。研究时观察到六种脱涡模式,单自由度四种(2S,P+S,2P,U),双自由度五种(2S,P+S,P+T,2T,U),单自由度下U模式区间更大,双自由度下在较高转速比及约化速度下易呈现多涡模式(P+T、2T)。研究结果显示:对于1-DOF圆柱,振幅峰值随转速比增加而增大,锁定区间随旋转比增加而加宽,且在(α=3,Vr=11)时发生跳跃,此时脱涡模式由2S变为2P;对于2-DOF圆柱,无旋转下顺流向自由度促进横流向振动,横流向振幅峰值较1-DOF更大;在转速较小(α=1)时,横流向振幅峰值较无旋转更小,锁定区间缩短,表明低速旋转下顺流向自由度抑制横流向振动;对于较高转速比(α=2,3),圆柱振幅响应发生多次跳跃,每次跳跃峰值递增,并伴随脱涡模式改变(脱涡数增多,脱涡大小、涡量及尾流结构的对称性降低);双自由度下圆柱运动轨迹从8字形逐渐变为窄椭圆形,最终变为大回环扁椭圆形运动。解放顺流向自由度促进了横流向振动,引起了尾流结构的复杂化和圆柱振幅响应的多次跳跃。 展开更多
关键词 旋转比 圆柱绕流 流致振动 脱涡模式 流固耦合
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层流条件下并列三圆柱涡激振动响应与尾流形态 被引量：3
9
作者 徐晓黎 及春宁 +1 位作者 张力 陈威霖 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期643-649,共7页
应用基于嵌入式压强-力迭代的高精度浸入边界法研究等间距并列三圆柱涡激振动。其中,雷诺数Re=100,间距比T/D=2.0～5.0,圆柱质量比m*=2.0,折合流速Ur=2.0～10.0,忽略振动系统的阻尼且三圆柱仅横向振动。研究发现,圆柱的振动响应随折合... 应用基于嵌入式压强-力迭代的高精度浸入边界法研究等间距并列三圆柱涡激振动。其中,雷诺数Re=100,间距比T/D=2.0～5.0,圆柱质量比m*=2.0,折合流速Ur=2.0～10.0,忽略振动系统的阻尼且三圆柱仅横向振动。研究发现,圆柱的振动响应随折合流速的增加呈现初始响应分支和下端响应分支两种模式;振幅响应出现不连续现象,且随着间距比的增加,该不连续现象对应的折合流速增加;尾流模式与间距比和折合流速密切相关。共发现六种尾流形态,分别为窄宽窄尾流、不规律尾流、反相同步尾流、调制尾流、同相同步尾流和偏斜尾流。总结并绘制了尾流形态在参数空间[Ur,T/D]内的分区图。 展开更多
关键词 并列三圆柱 涡激振动 尾流形态 振动响应 层流
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悬链线管体三维流场数值模拟研究
10
作者 何建勇 高洋洋 +2 位作者 王立忠 沃恩海 张卓先 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第5期119-134,共16页
基于计算流体力学开源代码OpenFOAM开展不同雷诺数(100≤Re≤3900)下弯曲管体绕流流场三维数值模拟研究。对比分析不同雷诺数条件下弯曲管体的瞬时和时均流场特征,研究了弯曲管体不同位置处的时均压力系数和旋涡脱落频率。结果表明:当Re... 基于计算流体力学开源代码OpenFOAM开展不同雷诺数(100≤Re≤3900)下弯曲管体绕流流场三维数值模拟研究。对比分析不同雷诺数条件下弯曲管体的瞬时和时均流场特征,研究了弯曲管体不同位置处的时均压力系数和旋涡脱落频率。结果表明:当Re=100时,尾流中仅有展向涡存在;当300≤Re≤3900时,流向涡出现且强度逐渐增加,展向涡减弱,随着局部曲率增大,沿弯管展向涡脱强度减小。随着雷诺数的增大,回流区沿流向的延伸尺度减小,但其沿展向的分布范围增大。沿弯管展向随着深度减小,前后驻点时均压力系数的绝对值递减,圆周时均压力系数变化幅度减小。在300≤Re≤3900范围内,管体曲率会对展向涡脱频率产生一定影响。 展开更多
关键词 弯管绕流 瞬时尾流 时均流场 时均压力系数 涡脱频率
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