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顶张力立管流致振动及碰撞实验研究
1
作者 李效民 赵承杰 +3 位作者 顾洪禄 李福恒 郭海燕 初壮 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期140-151,共12页
针对顶张力立管在不同布置形式下的流致振动以及立管碰撞响应问题,本文对不同间距S下串联和并联布置顶张力立管进行了试验研究。试验基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)应变传感器采集的立管弯曲应变数据,采用模态叠加法重构... 针对顶张力立管在不同布置形式下的流致振动以及立管碰撞响应问题,本文对不同间距S下串联和并联布置顶张力立管进行了试验研究。试验基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)应变传感器采集的立管弯曲应变数据,采用模态叠加法重构立管位移响应,并对立管未碰撞和碰撞时的位移响应和频率响应特性进行了详细分析。结果表明:并联布置的立管流致振动轨迹不对称,且紧密排列时立管横流向位移增大,同时碰撞概率增加,而串联布置的上游立管在横流向上的最大位移小于下游立管;立管碰撞时,碰撞力及频率振幅变化规律受到立管间距和流速的双重影响;在S=3D(D为立管外径)时,碰撞力随着流速的增大而减小,而在S=2D时,碰撞力的大小随着流速的增大而增大;横流向频率振幅在碰撞前后的变化同管距S和流速均相关,而顺流向频率振幅则与流速正相关。 展开更多
关键词 顶张力立管 涡激振动 流致振动 碰撞响应 碰撞力
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磁弹簧刚度对刚性圆柱振子流致振动特性的影响分析
2
作者 白旭 王嘉潞 +2 位作者 孙萌 牛建杰 章文 《船舶力学》 北大核心 2025年第11期1710-1721,共12页
将磁悬浮支撑系统作为磁弹簧为刚性振子提供恢复力,在流致振动海流能捕能中具有重要的意义。针对不同的磁弹簧刚度对圆柱振子流致振动的影响,采用雷诺时均法(RANS)和无自由电流的麦克斯韦-安培定律,构建刚性圆柱振子流致振动与磁悬浮支... 将磁悬浮支撑系统作为磁弹簧为刚性振子提供恢复力,在流致振动海流能捕能中具有重要的意义。针对不同的磁弹簧刚度对圆柱振子流致振动的影响,采用雷诺时均法(RANS)和无自由电流的麦克斯韦-安培定律,构建刚性圆柱振子流致振动与磁悬浮支撑系统耦合模型,对不同磁悬浮支撑力所起到的磁弹簧刚度作用下的刚性圆柱振子的振幅比、振动频率、尾涡脱落形态等进行数值仿真分析。研究表明:振子振幅比随着流速增加先增大后减小,最大振幅比随着间距增大逐渐减小,振子在0.8m/s流速、3.8D间距下达到最大振幅比0.844;振子的振动频率随着间距的增加,增长趋势趋于平缓,振子在0.9 m/s流速、3.4D间距下达到最大振动频率1.62 Hz;尾涡模式随着间距与流速的增大而变得更为复杂,在整个流速区间内出现了4种尾涡模式。 展开更多
关键词 流致振动 磁悬浮支撑 刚度 振动特性
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复杂边界条件下液体管路球阀流致振动建模及特性分析
3
作者 孙燕 尹莎莎 +3 位作者 靳国永 靳淼 孙凯浪 叶天贵 《船舶力学》 北大核心 2025年第2期321-335,共15页
球阀流致振动是液体管路系统振动噪声的主要来源之一,掌握球阀流致振动特性是液体管路系统振动噪声分析、低噪声设计及控制的关键前提。本文以球阀为研究对象,采用三向弹簧与梁单元模型模拟球阀进出口法兰端面弹性边界条件,以实测干湿... 球阀流致振动是液体管路系统振动噪声的主要来源之一,掌握球阀流致振动特性是液体管路系统振动噪声分析、低噪声设计及控制的关键前提。本文以球阀为研究对象,采用三向弹簧与梁单元模型模拟球阀进出口法兰端面弹性边界条件,以实测干湿模态数据为基准进行边界约束刚度反演与修正,建立实际安装条件下球阀边界约束模型。在此基础上,基于有限元方法和计算流体力学理论进一步建立球阀流致振动计算模型,研究不同质量流量与不同开度瞬态工况下球阀流场与结构振动特性。结果表明:采用三向弹簧与梁单元模型能够较好地模拟液体管路球阀实际安装边界条件;随着球阀开度减小或质量流量增加,流场的扰动更加明显,各测点位置的振动加速度级均有所增大。 展开更多
关键词 球阀 流致振动 约束边界 干湿模态
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“圆-三角-附板”截面振子的流致振动试验研究
4
作者 刘昉 向佳乐 +3 位作者 燕翔 冯卫鹏 邵楠 王孝群 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期55-64,共10页
通过试验方法对“圆-三角-附板”截面振子的流致振动进行研究,分析了高宽比、系统阻尼比对振动的影响,并使用粒子图像测速技术对典型工况进行尾流拍摄,分析“圆-三角-附板”截面振子的尾流演化规律,为流致振动发电振子设计提供参考。主... 通过试验方法对“圆-三角-附板”截面振子的流致振动进行研究,分析了高宽比、系统阻尼比对振动的影响,并使用粒子图像测速技术对典型工况进行尾流拍摄,分析“圆-三角-附板”截面振子的尾流演化规律,为流致振动发电振子设计提供参考。主要结论如下:振动强度随着系统阻尼比提高而减弱;随着截面高宽比的增大,振子发生驰振的能力增强,而最大振幅比和频率比均降低;随着高宽比的增大,旋涡的涡量增加,尺度增长,振子受力面积变大,旋涡附着现象更加明显,振子受力效果更好;随着振子高宽比的增大,正向旋涡发育和脱落的时间比反向旋涡更长。 展开更多
关键词 流致振动 组合截面振子 尾流
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铅基反应堆板状燃料元件流致振动数值研究
5
作者 姜炎明 夏榜样 +6 位作者 陈冲 李小畅 赵海 田瑞峰 宋智广 温济铭 谭思超 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第11期2215-2224,共10页
为研究铅基反应堆板状燃料组件的流致振动特性及产生机理,本文基于尺度自适应湍流模型模型分析铅铋流场,采用计算结构力学方法求解燃料板在流场压力作用下的变形及振动,并结合分区式流固耦合方法建立了流致振动分析模型,以经验模态分解... 为研究铅基反应堆板状燃料组件的流致振动特性及产生机理,本文基于尺度自适应湍流模型模型分析铅铋流场,采用计算结构力学方法求解燃料板在流场压力作用下的变形及振动,并结合分区式流固耦合方法建立了流致振动分析模型,以经验模态分解方法对振动信号进行了频率分类研究。数值结果表明,相邻闭式通道间的压力差波动是诱发燃料板振动的主要原因,提出了当前结构参数下压差波动主频随流速变化的经验公式,明确了燃料板固有频率与流体激励频率间的“倍频”关系对振动特性的影响规律。相关研究结果可为铅基反应堆燃料组件的设计及安全评价提供有益参考。 展开更多
关键词 铅铋 板状燃料元件 流致振动 流固耦合 压力差 模态 数值模拟 振动响应
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铅铋介质中螺旋管束流致振动特性研究
6
作者 殷一博 田瑞峰 +5 位作者 乔鹏瑞 温济铭 高璞珍 李晓曦 王斐然 谭思超 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第11期2329-2340,共12页
螺旋管束因其结构紧凑、传热效率高,在铅铋快堆中获得广泛应用,为支撑铅铋快速的工程设计与安全验证,需分析其在铅铋介质中的流致振动特性对工程设计及安全验证至关重要。本文基于自主设计的实验系统,采用连续小波变换和快速傅里叶变换... 螺旋管束因其结构紧凑、传热效率高,在铅铋快堆中获得广泛应用,为支撑铅铋快速的工程设计与安全验证,需分析其在铅铋介质中的流致振动特性对工程设计及安全验证至关重要。本文基于自主设计的实验系统,采用连续小波变换和快速傅里叶变换方法,研究了常压、200℃下横流液态铅铋介质中螺旋管束无管内流时的流致振动特性,折减流速范围为0.15~2.15。研究结果表明:螺距比对流致振动特性有显著影响,螺距比在1.2~1.5时螺旋管束临界流速随螺距比增大而增加,螺距比在1.5~1.8时其临界流速随之减小。最大李亚普诺夫指数随折减流速增大而增加,发生漩涡脱落时出现极值,并得到了铅铋介质中单排和交错排列螺旋管束发生漩涡脱落时的斯特劳哈尔数范围。本文研究结果有助于优化螺旋管束的设计,提高铅铋快堆的流动安全性,为工程设计和安全验证提供理论支持。 展开更多
关键词 螺旋管束 流致振动 铅铋介质 连续小波变换 最大李雅普诺夫指数 螺距比 漩涡脱落 斯特劳哈尔数
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双悬臂梁的多截面钝体流致振动响应研究
7
作者 张悦 钟颖 +3 位作者 林佳继 程广贵 张忠强 孙万 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第5期13-18,共6页
基于风洞实验研究截面形状与悬臂梁特征对钝体流致振动响应特性的影响规律。首先建立系统控制方程,阐明双悬臂梁对于钝体攻角的影响,其次搭建风洞实验平台,分析不同形状钝体与悬臂梁对输出振幅和动能响应的影响。实验结果表明,当钝体截... 基于风洞实验研究截面形状与悬臂梁特征对钝体流致振动响应特性的影响规律。首先建立系统控制方程,阐明双悬臂梁对于钝体攻角的影响,其次搭建风洞实验平台,分析不同形状钝体与悬臂梁对输出振幅和动能响应的影响。实验结果表明,当钝体截面为方形时,配置双梁可以显著提高高风速域的振动响应;当钝体截面为梯形时,在高风速区间振幅线性增长的同时临界风速大幅降低,可扩大有效工作风速带宽;当钝体截面为D形和灯泡形时,系统临界风速与振动性能皆劣于方形和梯形。结果表明矩形迎风面钝体可提高系统振动响应,并且在配置双梁后系统动能大幅增长,增长率分别达到361.49%、65.43%。相关研究结果可作为基于流致振动系统的结构设计依据,为提高低或高速流场的能量转换效率提供理论支撑。 展开更多
关键词 振动与波 流致振动 双平行悬臂梁 变截面钝体 风洞实验
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圆柱群流致振动响应和尾流特性耦合机制
8
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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基于深度神经网络探索圆柱流致振动受力特性
9
作者 魏慧荣 王晓东 李然 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10426-10432,共7页
为了提高圆柱流致振动的研究效率,以计算流体力学数值模拟和动网格自定义函数(user defined function, UDF)技术为基础,结合深度神经网络(deep neural network, DNN)分析法,构建圆柱流致振动升力系数预测模型,并探索圆柱升力系数的规律... 为了提高圆柱流致振动的研究效率,以计算流体力学数值模拟和动网格自定义函数(user defined function, UDF)技术为基础,结合深度神经网络(deep neural network, DNN)分析法,构建圆柱流致振动升力系数预测模型,并探索圆柱升力系数的规律。结果表明:无论质量比为何值,升力系数随着流速的增大呈现先增后减再稳定的趋势,其大值的集中区间在小质量比和较小速度下,最大值对应的流速约为0.4 m/s。综上所述,DNN升力系数预测模型简单高效,实现快速又准确的数据预测,为研究流致振动(flow-induced vibration, FIV)受力特性提供一种新的思路。 展开更多
关键词 流致振动(FIV) 深度神经网络(DNN) 受力特性 数值模拟
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漂浮式柔性管流致振动响应特性试验研究
10
作者 师圣煜 任浩杰 +5 位作者 张鹏 胡滕艳 任浩 张萌萌 程顺钊 李航 《中国海上油气》 北大核心 2025年第4期221-230,共10页
漂浮式柔性管作为海洋工程领域常见的结构物,受自由表面等非线性因素的影响,流致振动力学特性十分复杂。为揭示其流致振动响应特征,开展了系列漂浮式半浸没柔性管拖曳水池模型试验。基于分布式光纤光栅测量技术,获取了柔性管多点动态应... 漂浮式柔性管作为海洋工程领域常见的结构物,受自由表面等非线性因素的影响,流致振动力学特性十分复杂。为揭示其流致振动响应特征,开展了系列漂浮式半浸没柔性管拖曳水池模型试验。基于分布式光纤光栅测量技术,获取了柔性管多点动态应变响应,采用模态分析法重构获取了柔性管流致振动位移响应,系统观测了漂浮式柔性管流致振动的幅值特性、主导频率、时频特性。结果表明:漂浮式柔性管满溢状态可分为非满溢、间歇性满溢和连续性满溢3种,三者之间临界傅汝德数为0.91和1.92;间歇性满溢区流致振动响应较为稳定显著,横流向平均向下位移响应较大,最大平均位移达0.87D;顺流向流致振动较为剧烈,最大响应幅值达0.55D;在间歇性满溢和连续性满溢状态时,漂浮式柔性管在两方向主导频率呈一倍频关系。本研究揭示了漂浮式柔性管的流致振动响应特性,为未来漂浮式柔性管的设计及运维提供了理论参考。 展开更多
关键词 漂浮式柔性管 水池模型试验 满溢状态 傅汝德数 流致振动 位移响应
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风机塔筒流致振动的高精度数值模拟方法研究 被引量：1
11
作者 王柯钦 王志成 姜孝谟 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期235-242,共8页
采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快... 采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快速傅里叶变换得到功率谱密度与频率在高度方向上的关系。利用λ_2涡识别方法对流场漩涡分布进行可视化处理。结果表明,不发生流致振动时受力在高度方向有一定对称性,且在y方向上呈周期性摇摆。二维涡量云图显示其漩涡尾迹呈标准的2S模式。发生流致振动时受力和位移整体集中在圆柱顶端,y方向上由于对称性而产生周期性的摇摆。在频率为0.127时发生锁定现象,产生较大的位移和力。流场漩涡分布变得更加离散和复杂。最后,通过整合计算结果,初步判定高精度谱元法在模拟风机塔筒流致振动的研究中有足够的精度和应用范围。 展开更多
关键词 数值模拟 流致振动 谱元法 坐标变换 风机塔筒
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弹性管束及其流致振动特性研究进展
12
作者 彭德连 彭文海 刘长利 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期54-61,123,共9页
弹性管束是一种新型的换热元件,利用流致振动提高对流换热系数并减少管束结垢及其产生的热阻,实现复合强化传热效果,是一种节能高效的强化传热手段。其流致振动特征对换热效果和抗结垢能力有显著影响,因此,研究人员一直以振动特性为基... 弹性管束是一种新型的换热元件,利用流致振动提高对流换热系数并减少管束结垢及其产生的热阻,实现复合强化传热效果,是一种节能高效的强化传热手段。其流致振动特征对换热效果和抗结垢能力有显著影响,因此,研究人员一直以振动特性为基础开展了大量研究,从数值仿真与试验方面研究振动的特征参数及其相关的影响因素。该文总结弹性管束换热元件发明以来二十余年的发展历程,分析讨论弹性管束元件振动特征相关研究,对弹性管束的研究与发展趋势作以展望,为后续研究与应用提供参考。 展开更多
关键词 换热器 弹性管束 强化换热 流致振动
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水平摆式正三棱柱流致振动响应特性及尾流模式
13
作者 黄韬霖 张志猛 +2 位作者 及春宁 杜牧远 李响赫 《振动与冲击》 北大核心 2025年第20期106-115,共10页
应用嵌入式迭代浸入边界法对均匀流场中水平摆式正三棱柱的流致振动进行了直接数值模拟,分析了Re=100时不同无量纲摆长R/H(R和H分别为摆长和三棱柱边长)条件下三棱柱的振动响应、流体力特性及泻涡模式。研究发现:随着R/H的增大,三棱柱... 应用嵌入式迭代浸入边界法对均匀流场中水平摆式正三棱柱的流致振动进行了直接数值模拟,分析了Re=100时不同无量纲摆长R/H(R和H分别为摆长和三棱柱边长)条件下三棱柱的振动响应、流体力特性及泻涡模式。研究发现:随着R/H的增大,三棱柱横流向、顺流向振幅均逐渐增大,摆角振幅则逐渐减小。均匀流中水平摆三棱柱的振动响应表现为3次超谐共振,而流体力则存在倍频锁定和锁定两种模式。根据三棱柱的受力特征和泻涡模式,将振动响应划分为五个阶段,每个阶段又可进一步分为两个子阶段。不同阶段对应不同的泻涡模式,随着R/H的增大,一个周期内从三棱柱上脱落的旋涡数量逐渐增多。在第一子阶段,流体力表现出涡激振动和驰振共存的特征,而在第二子阶段,则表现为驰振特征。在相邻阶段切换时,三棱柱的振动和受力频率出现跳跃,泻涡模式也出现多个模式之间的竞争。 展开更多
关键词 水平摆 正三棱柱 流致振动 泻涡模式
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不同来流角度下带齿圆柱体流致振动数值模拟
14
作者 林海花 赵通 +2 位作者 孙承猛 焦波 孙洪源 《海洋工程》 北大核心 2025年第4期123-132,共10页
带齿圆柱体结构是自升式平台桁架式桩腿的一种典型结构形式,研究这种刚性细长结构物的流致振动现象对于减少平台的疲劳损伤具有指导意义。基于计算流体力学方法(CFD),采用重叠网格技术研究了弹性支撑柱体在不同来流角度下的流致振动响应... 带齿圆柱体结构是自升式平台桁架式桩腿的一种典型结构形式,研究这种刚性细长结构物的流致振动现象对于减少平台的疲劳损伤具有指导意义。基于计算流体力学方法(CFD),采用重叠网格技术研究了弹性支撑柱体在不同来流角度下的流致振动响应,得到振动幅值、频率、运动轨迹和涡泄模式。其中,来流角度范围为0°~90°,约化速度Ur范围为3~30。结果表明:0°、15°、75°、90°时,主要振动类型为涡激振动(VIV);30°时,Ur=8~16的振动类型为涡激振动与驰振竞争,其余约化速度下的振动类型为涡激振动;45°和60°时,低约化速度的振动类型为涡激振动,高约化速度的振动类型为驰振,但60°发生驰振所需的约化速度比45°低。结构发生涡激振动时,运动轨迹以“8”形和倾斜的“0”形为主;驰振时呈现出倾斜的“弓”形;在涡激振动和驰振共存时呈现出无序的状态。当结构关于来流不对称时,易发生驰振,驰振周期远大于涡脱落周期。一个驰振周期内会产生多个单涡,结构向上、下运动过程中涡脱落的个数并不相同,力与位移并不同步,涡的脱落决定了势能分量,势能分量的方向和大小决定了结构相对初始平衡位置的偏移方向和大小。 展开更多
关键词 流致振动 带齿圆柱体 涡激振动 驰振
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串列三圆柱流致振动响应特性及海流能捕获效率研究
15
作者 贾姗姗 何海华 +3 位作者 徐鹏 李贺 张媛 张兆德 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期706-712,共7页
为分析流体流动与圆柱簇运动之间复杂的流固耦合(FSI)作用,提出一种针对亚临界雷诺数下不同间距比和约束条件对串列三圆柱流致振动影响的研究。通过采用三维数值的计算方法,研究在雷诺数R_(e)=(2.6966~8.0899)×10^(4)、间距比L/D=1... 为分析流体流动与圆柱簇运动之间复杂的流固耦合(FSI)作用,提出一种针对亚临界雷诺数下不同间距比和约束条件对串列三圆柱流致振动影响的研究。通过采用三维数值的计算方法,研究在雷诺数R_(e)=(2.6966~8.0899)×10^(4)、间距比L/D=1.7~5.0和约化速度U_(r)=3.67~11.0范围内的3个等尺寸串列圆柱的横向流致振动现象,通过对比无量纲振幅、频率、升力系数和捕获效率,分析串列三圆柱的流固耦合动态响应特性。研究发现:当间距比L/D=3,且上游圆柱固定不动时,中下游圆柱的振动效果最为强烈,此时上游圆柱振动锁定的区域明显变宽,并且在锁定区域内振幅明显高于其他间距工况,表明不同间距和约束条件布置时,多圆柱间的振动效应不同。 展开更多
关键词 海流能 圆柱 动力响应 计算流体力学 流致振动 能量捕获
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液氮输送管路预冷过程流致振动试验研究
16
作者 陈强 王天祥 +4 位作者 邱小林 杨晓静 张彤彤 程远 徐元元 《低温工程》 北大核心 2025年第3期37-41,58,共6页
为了揭示低温液体在管路输送过程中引发振动相应特性规律,研制了一套适用于液氮的振动试验装置,开展了不同管径和流量工况下的管路预冷振动试验。试验结果表明,预冷过程管路振动主要来源于低温液体的剧烈汽化,当管径增大时能够减小气化... 为了揭示低温液体在管路输送过程中引发振动相应特性规律,研制了一套适用于液氮的振动试验装置,开展了不同管径和流量工况下的管路预冷振动试验。试验结果表明,预冷过程管路振动主要来源于低温液体的剧烈汽化,当管径增大时能够减小气化和流动阻力,从而起到抑制预冷振动的作用。小管径产生较大预冷振动主要有两个原因,一是管路本身连同绝热材料质量较轻,二是管径较小,对于低温液体的汽化阻力更加敏感。 展开更多
关键词 液氮 输送管路预冷 流致振动 试验系统 测量
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混砂泵固液两相流流致振动仿真分析
17
作者 戴启平 孙天惠 +4 位作者 彭俊威 董富强 李森 周青 唐霄 《石油机械》 北大核心 2025年第6期117-124,共8页
针对压裂用混砂泵装备所面临的工作环境恶劣导致的振动失效问题,采用CFD-DEM耦合计算方法,建立了固液两相流仿真模型,在不同叶轮转速、流量、粒径和混砂体积分数条件下,对固液两相流工况下离心泵外特性的影响进行分析。同时,监测并分析... 针对压裂用混砂泵装备所面临的工作环境恶劣导致的振动失效问题,采用CFD-DEM耦合计算方法,建立了固液两相流仿真模型,在不同叶轮转速、流量、粒径和混砂体积分数条件下,对固液两相流工况下离心泵外特性的影响进行分析。同时,监测并分析了离心泵蜗壳和叶轮在x、y、z这3个方向上的流体作用力,通过周期图法获得了蜗壳和叶轮在x、y、z这3个方向上的功率谱密度曲线。研究结果表明:颗粒相的加入导致了离心泵扬程和效率的降低,叶轮和蜗壳的主要振动方向分别为叶轮轴向和蜗壳出口方向,主要振动频率为叶频;叶轮转速和流量是影响离心泵振动功率的主要因素,叶轮转速每上升100 r/min,叶轮和蜗壳的主要振动功率平均上升36.15%和37.71%;流量每增加3.78 m^(3)/min,叶轮主振动功率平均上升28.45%,蜗壳主要振动功率平均下降11.27%;混砂体积分数和颗粒粒径对振动的影响相对较小。研究结果可为混砂泵的安装及作业参数设置提供参考。 展开更多
关键词 混砂泵 固流两相流 CFD-DEM 功率谱密度 流致振动
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反应堆棒束结构流致振动机理及数值研究综述
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作者 赵雨桐 赵亚楠 《核科学与工程》 北大核心 2025年第4期651-656,共6页
棒束类结构广泛应用于核反应堆的燃料组件与传热系统中,在流体作用下易发生流致振动,影响设备运行的结构安全与热工稳定性。围绕反应堆中棒束结构典型的流致振动激励机制,包括涡激振动、湍流激振、流体弹性不稳定性及声共振等,系统梳理... 棒束类结构广泛应用于核反应堆的燃料组件与传热系统中,在流体作用下易发生流致振动,影响设备运行的结构安全与热工稳定性。围绕反应堆中棒束结构典型的流致振动激励机制,包括涡激振动、湍流激振、流体弹性不稳定性及声共振等,系统梳理其形成机理与响应特性。在此基础上,重点综述了数值模拟方法在棒束振动研究中的应用进展,涵盖不同湍流模型、流固耦合策略及激励力建模方法。研究表明,尽管数值模拟在涡激与湍流激振建模方面取得较好成果,但在高雷诺数、三维结构阵列和非稳态响应预测等方面仍面临挑战。相关整理与归纳可为反应堆结构的抗振设计与安全评估提供理论支撑和技术参考。 展开更多
关键词 核反应堆 棒束结构 流致振动机理 流固耦合 数值计算
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不同来流角度下三棱柱流致振动响应研究
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作者 王阳阳 王宇 +3 位作者 娄敏 吴斌 陈丽莹 任啸辉 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第16期46-53,共8页
为深入探讨不同来流角度下三棱柱振子流致振动响应机理,本文基于二维数值计算方法和剪切压力传输SST k-ω湍流模型,利用Fluent软件自定义函数对数值模型进行二次开发,构建三棱柱流固耦合数值分析模型,实现三棱柱流致振动响应的精准预测... 为深入探讨不同来流角度下三棱柱振子流致振动响应机理,本文基于二维数值计算方法和剪切压力传输SST k-ω湍流模型,利用Fluent软件自定义函数对数值模型进行二次开发,构建三棱柱流固耦合数值分析模型,实现三棱柱流致振动响应的精准预测,在此基础上分析振子截面几何特征和来流角度对结构振动响应及流场演变规律。研究结果表明,三棱柱的振动响应与振动激励机制相比圆柱更加复杂,且来流角度对三棱柱流致振动响应幅值和振动分支模式影响显著。当来流角度为30°、45°及90°时发生高频高振幅的振动模式;当来流角度为0°时表现为低频高幅的驰振特性,此时攻角变化导致升力失稳是其诱发驰振的主要原因;当来流角度为60°时三棱柱振动幅值则显著降低,表现出类似涡激振动的响应特性。 展开更多
关键词 流致振动 驰振 振动特性 CFD数值模拟
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质量比对D形截面柱体流致振动的影响
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作者 宋吉宁 李壮 +2 位作者 蒋学炼 金瑞佳 刘宇航 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期540-549,共10页
利用涡激振动进行海流能收集的VIVACE装置是新能源领域的研究热点.应用FLUENT软件采用k-ωSST湍流模型和Newmark-β法,通过数值模拟探究了四个质量比(2,5,7和10)在迎流角90°下D形截面柱体的流致振动响应,系统分析了D形截面柱体在... 利用涡激振动进行海流能收集的VIVACE装置是新能源领域的研究热点.应用FLUENT软件采用k-ωSST湍流模型和Newmark-β法,通过数值模拟探究了四个质量比(2,5,7和10)在迎流角90°下D形截面柱体的流致振动响应,系统分析了D形截面柱体在横流向上的振动幅值、频率、平衡位置偏移量、尾涡脱落模式以及能量转化效率.所模拟的雷诺数范围为288~2880,对应的约化速度为2~20.结果表明,质量比对D形截面柱体流致振动的影响明显,质量比会改变D形截面柱体流致振动的响应分支.质量比越大,D形截面柱体进入驰振对应的约化速度越低;质量比增大,D形截面柱体平衡位置偏移量相对减小.随着约化速度的增大,D形截面柱体出现了涡激振动、涡激振动-驰振及完全驰振等响应分支.在所模拟的范围内,D形截面柱体高能量转化效率出现在涡激振动分支,而不是在驰振分支;在质量比为10且约化速度为4.5时,一级能量转化效率达到最大值44%.相关研究可为VIVACE装置的振子选型提供参考. 展开更多
关键词 质量比 D形截面柱体 涡激振动能量俘获装置 数值模拟 流致振动
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