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Flow characteristics at low Reynolds number around two in-line circular cylinders with slits 被引量:1
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作者 SUN Zhi-qiang ZHANG Yu-zhuo +1 位作者 XING Peng-fei LI Sai-wei 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第8期2021-2028,共8页
This study investigated numerically the characteristics of laminar flow around two identical circular cylinders placed in tandem, with slits of the same width through their respective axis. The center to center distan... This study investigated numerically the characteristics of laminar flow around two identical circular cylinders placed in tandem, with slits of the same width through their respective axis. The center to center distance between the cylinders and the slit orientation were varied to study their effects on the flow structure, lift and drag, and vortex shedding characteristics. It was found that three flow regimes could be distinguished, the transitions between which could be indicated by the sudden changes in drag and lift. Asymmetrically, configured slits destabilized the stagnant region between cylinders;whereas in-line slits connect the two cylinders to act as a single elongated bluff body, even at large cylinder separation, by stabilizing the stagnant region in between. These in turn strongly modified the transition between flow regimes. Vortex shedding was also strongly influenced by both slit configuration and cylinder separation. 展开更多
关键词 two cylinders in tandem circular cylinder with slit vortex shedding laminar wake flow
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实尺度水下航行器桅杆导流罩水动力性能预报分析
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作者 陈星廷 方康 +3 位作者 谢俊超 陈炯 刘曾 孙江龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第14期28-34,共7页
水下航行器的桅杆导流罩是造成航行器附体阻力的重要部分,采用CFD软件STAR-CCM+和AnsysAQWA对桅杆导流罩的阻力进行数值计算并进行缩比模型试验,模拟不同航速、攻角及海况等参数下A、B剖面的桅杆导流罩受力情况。先对模型尺度的桅杆导... 水下航行器的桅杆导流罩是造成航行器附体阻力的重要部分,采用CFD软件STAR-CCM+和AnsysAQWA对桅杆导流罩的阻力进行数值计算并进行缩比模型试验,模拟不同航速、攻角及海况等参数下A、B剖面的桅杆导流罩受力情况。先对模型尺度的桅杆导流罩进行数值计算以及试验;再对实尺度下的桅杆导流罩进行数值计算以及模型试验预报,确认预报结果的精确性;最后对2种典型工况H_(1)、H_(2)进行阻力和力矩的预报分析。研究结果表明,在实尺度下A剖面受到的总阻力及阻力矩在2种工况下均大于B剖面;在2种工况下,桅杆导流罩受到的阻力大小较为接近,三级海况下H_(2)工况阻力矩更大,五级海况下则H_(1)工况阻力力矩更大。 展开更多
关键词 桅杆导流罩 数值模拟 圆柱绕流
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桅杆导流罩二维剖面的水动力性能数值分析
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作者 陈星廷 方康 +2 位作者 陈炯 刘曾 孙江龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第13期7-12,共6页
为分析水下航行器的桅杆导流罩在其航行过程中所受到的阻力,将桅杆导流罩三维绕流问题近似等价为二维问题处理。采用CFD软件STAR-CCM+,先对圆柱标模进行计算并与试验结果进行对比,验证数值计算的准确性。再对6种不同剖面的桅杆导流罩进... 为分析水下航行器的桅杆导流罩在其航行过程中所受到的阻力,将桅杆导流罩三维绕流问题近似等价为二维问题处理。采用CFD软件STAR-CCM+,先对圆柱标模进行计算并与试验结果进行对比,验证数值计算的准确性。再对6种不同剖面的桅杆导流罩进行数值计算,根据计算结果分析6种剖面的桅杆导流罩在不同工况下的阻力、多个剖面间的遮挡对阻力的影响以及模型尺度效应的影响。最终选择出A_(2)、B_(2)剖面为优选剖面,确认了剖面间的相互遮挡会对阻力产生影响,而桅杆导流罩的阻力系数受缩尺比影响较小。 展开更多
关键词 桅杆导流罩 数值模拟 圆柱绕流
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基于XGBoost-SHAP的串列布置三圆柱水动力学特性参数预测
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作者 钟家文 周水根 +1 位作者 宋金泽 朱红钧 《力学学报》 北大核心 2025年第4期843-853,共11页
基于极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法和SHAP(SHapley Additive exPlanations)分析对低雷诺数下串列三圆柱绕流的水动力学特性参数进行了机器学习研究,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM模拟并建立了在不同工况下... 基于极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法和SHAP(SHapley Additive exPlanations)分析对低雷诺数下串列三圆柱绕流的水动力学特性参数进行了机器学习研究,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM模拟并建立了在不同工况下各圆柱的升阻力和涡脱频率数据集.对比决定系数、绝对误差和误差率等参数,基于XGBoost算法建立的机器学习模型经过超参数优化后具有良好的预测性能,在对数据集范围之外的文献参数预测中,最大误差率为16.03%,经过二次学习后可降低至0.71%.利用SHAP分析分别解释模型在整体和局部的预测结果,得到雷诺数、上游间距和下游间距分别对串列三圆柱的9个水动力特征参数累计平均贡献度,并开展了归因分析.此外,捕捉到输入特征局部贡献值的异变,结合流场结构分析发现,当上游间距为2、下游间距从2增大为3时,下游间距对下游圆柱的平均阻力的SHAP值由−0.22增大到0.03,对升力均方根值的SHAP值由−0.22增大到0.04,尾流干涉模式由拓展体变为交替再附着模式.当上游间距为6时,下游间距从2增大到6时,SHAP局部分析量化了双排涡结构中下游圆柱的水动力特征变化规律. 展开更多
关键词 串列三圆柱 升阻力 涡脱频率 极限梯度提升 沙普利加性解释
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基于涡激振动摩擦纳米发电机的海流能收集研究
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作者 徐鹏 余林洁 +3 位作者 洪铭杰 张兆德 李贺 徐慧星 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期692-699,共8页
根据摩擦纳米发电机(TENG)在低频能源收集上的优势及涡激振动低启动流速的特性,提出一种基于涡激振动的摩擦纳米发电机海流能俘能装置,介绍此发电装置的结构以及工作原理,并运用COMSOL有限元仿真软件模拟出独立层式多光栅结构摩擦纳米... 根据摩擦纳米发电机(TENG)在低频能源收集上的优势及涡激振动低启动流速的特性,提出一种基于涡激振动的摩擦纳米发电机海流能俘能装置,介绍此发电装置的结构以及工作原理,并运用COMSOL有限元仿真软件模拟出独立层式多光栅结构摩擦纳米发电机的输出特性。通过线性模组试验分析TENG摩擦面之间的正压力对电能输出的影响。最后,在循环水槽中进行模型试验,获得此发电装置模型的电能输出数据,发现该模型装置能够在低流速下输出百微瓦级功率的电能。 展开更多
关键词 海流 纳米发电机 能量捕获 圆柱 多光栅结构
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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
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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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非全周开口滑阀阀控数字液压缸动态特性分析 被引量:1
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作者 魏列江 王琳 +2 位作者 展鹏 单乐 都志航 《液压与气动》 北大核心 2024年第9期1-9,共9页
现有阀控数字液压缸中集成的滑阀通常采用全周开口,其流量增益大、阀芯所受液动力大,严重影响数字液压缸的起动和切换时的动态响应特性。针对6种典型非全周开口滑阀结构,计算了各阀芯节流槽过流面积,确定了在过流面积相同的情况下,一级(... 现有阀控数字液压缸中集成的滑阀通常采用全周开口,其流量增益大、阀芯所受液动力大,严重影响数字液压缸的起动和切换时的动态响应特性。针对6种典型非全周开口滑阀结构,计算了各阀芯节流槽过流面积,确定了在过流面积相同的情况下,一级(U、V、K形)和二级(UU、UV、UK形)节流槽的结构参数;比较了不同结构形式的非全周开口滑阀的数字液压缸在阶跃信号下的响应和阶跃负载扰动的响应。仿真及实验结果表明:相较其他阀口形式,节流槽采用K形及UK形结构时,数字液压缸在阶跃输入信号下的响应较好;而相较于UK形节流槽,阀芯采用K形节流槽时,滑阀控制的数字液压缸的负载刚度更好,速度冲击更小,但活塞无杆腔建立工作压力较慢;阀芯采用UK形节流槽时,滑阀控制的数字液压缸的在相同负载干扰下响应速度更快。 展开更多
关键词 数字液压缸 阀芯结构 节流槽形式 非全周开口滑阀 动态特性
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串列三圆柱流固耦合响应的尾流干涉与动态演变特性研究 被引量:3
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作者 朱红钧 钟家文 宋金泽 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1178-1186,共9页
基于有限体积法应用开源OpenFOAM软件对串列三圆柱的涡激振动响应进行了数值模拟研究,分析了雷诺数Re=150、间距比介于2~6的串列三圆柱在约化速度2~16范围内的流固耦合动态响应特性.研究观察到:当间距比为2时,上游圆柱振动锁定的区域明... 基于有限体积法应用开源OpenFOAM软件对串列三圆柱的涡激振动响应进行了数值模拟研究,分析了雷诺数Re=150、间距比介于2~6的串列三圆柱在约化速度2~16范围内的流固耦合动态响应特性.研究观察到:当间距比为2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大间距工况,表明小间距布置时,下游圆柱的存在对上游圆柱振动起增强作用.由于尾流诱导的作用,中间圆柱和下游圆柱振幅的最大值高于上游圆柱.串列三圆柱的尾流干涉模式存在拓展体模式、持续再附着模式、交替再附着模式、拟同脱落模式和同脱落模式5种,并且由于圆柱振动过程中振幅的动态变化,尾流干涉模式出现不稳定切换.在间距比为2,约化速度为7时观察到振动存在“拍”现象,在间距比为6,约化速度为4时观察到多频参与振动的大周期现象,两种现象发生时都会引起柱体升力和振幅的波动.当中间圆柱和下游圆柱的尾流干涉处于拟同脱落模式时,尾迹中的双排涡合并形成二次涡街,而双排涡的融合发生在同侧相邻的两个旋涡或3个旋涡之间,与圆柱的间距比相关. 展开更多
关键词 串列三圆柱 涡激振动 干涉模式 振幅 动态切换
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基于POD和DMD的60°交叉管绕流分析
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作者 张嶔 杨青青 +1 位作者 唐也婷 王天源 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期400-408,共9页
本文利用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)和动力学模态分解(Dynamic Mode Decom⁃position,DMD)分析雷诺数Re=200时三维60°交叉管在间隙比G=4下的涡量数据,并探究尾涡的演变规律。分析结果表明:尾流场中的涡流... 本文利用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)和动力学模态分解(Dynamic Mode Decom⁃position,DMD)分析雷诺数Re=200时三维60°交叉管在间隙比G=4下的涡量数据,并探究尾涡的演变规律。分析结果表明:尾流场中的涡流尺度及重要程度随频率增加而减小,少数低频模态便可主导大尺度流动现象,而高频模态主要丰富尾流场中的小尺度湍流细节;上下游圆柱的涡结构以0.19 Hz的频率从两圆柱脱落,并在相同的频率下以平行形态向下游演变;上游圆柱脱落涡与下游圆柱的相互作用导致下游圆柱涡激振动明显,并产生多个高频升力频谱峰值。 展开更多
关键词 降阶模型 交叉双管 尾涡
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分流板对圆柱绕流湍流结构演化影响的实验研究 被引量:1
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作者 周建康 邱翔 +2 位作者 王伯福 周全 刘宇陆 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期75-89,共15页
采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术实验研究了带分流板的圆柱绕流流动特性,分析了分流板对圆柱绕流湍流结构演化特性的影响。雷诺数为3.9×10^(3),分流板长度L与圆柱直径D之比L/D为0~2.50。实验结果表明,随着L/... 采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术实验研究了带分流板的圆柱绕流流动特性,分析了分流板对圆柱绕流湍流结构演化特性的影响。雷诺数为3.9×10^(3),分流板长度L与圆柱直径D之比L/D为0~2.50。实验结果表明,随着L/D从0增大至1.00,圆柱后方回流区长度和回流区面积显著增大;当L/D>1.00时,L/D对圆柱后方回流特性的影响较小。分流板影响圆柱绕流湍流结构的演化特性:当L/D<1.00时,分流板抑制尾涡脱落,斯特劳哈尔数Sr减小,L/D从0增大至1.00,Sr减小了26.34%。此外,圆柱尾涡在分流板后缘诱导形成旋转方向相反的二次涡,二次涡沿分流板向上游运动。1.00≤L/D<2.00时,分流板作用于圆柱尾涡,尾涡发生破碎,形成一些小尺度尾涡。L/D≥2.00时,尾涡附着于分流板上,二次涡主要分布于圆柱后方。随着L/D增大,分流板减小了圆柱后方的湍流脉动强度。 展开更多
关键词 圆柱绕流 分流板 尾涡 二次涡 粒子图像测速
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均匀旋转对圆柱水动力及流动结构的影响 被引量:1
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作者 刘天羽 胡海豹 +1 位作者 宋健 任峰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期928-942,共15页
基于格子Boltzmann方法 (LBM)对均匀旋转控制下的低雷诺数(Re=100)圆柱绕流问题进行了数值模拟,得到了转速比从0~10变化下,旋转控制对圆柱水动力及流动结构的影响规律.使用动态模态分解(DMD)对流场特征进行提取,并分析了施加旋转控制之... 基于格子Boltzmann方法 (LBM)对均匀旋转控制下的低雷诺数(Re=100)圆柱绕流问题进行了数值模拟,得到了转速比从0~10变化下,旋转控制对圆柱水动力及流动结构的影响规律.使用动态模态分解(DMD)对流场特征进行提取,并分析了施加旋转控制之后转速比对流场不同模态和增长率的影响.结果表明,随着转速比增大,圆柱下游流动结构依次呈现出卡门涡街、剪切层、反向剪切层、单侧涡和附着涡5种结构;阻力系数时均值先减小,随后在转速进入单侧涡区间后增大,升力系数与力矩系数的时均值均单调增加,同时,在出现涡脱落的两个转速区间内,水动力出现了明显的波动,且二次失稳时波动幅度更大. DMD的结果表明,圆柱下游的流动结构主要受圆柱壁面的旋转影响而发生改变并产生全新流动模态;旋转会对流动稳定性产生影响:在未充分发展阶段,旋转对流动稳定性的影响不显著,而在充分发展后,各转速下的流场不稳定模态数均远少于未充分发展阶段,随着转速比的增大,流动稳定性会产生不同程度的增强或减弱,且无涡脱落时的稳定性高于有涡脱落时,因此,通过旋转控制抑制尾涡脱落可以有效增强流动的稳定性. 展开更多
关键词 圆柱绕流 旋转控制 格子BOLTZMANN方法 动态模态分解 流动稳定性
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顺向正弦来流条件下圆柱气动力和绕流流场数值模拟研究 被引量:3
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作者 于春放 靖洪淼 +3 位作者 王仰雪 张记涛 邵林媛 刘庆宽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期216-224,共9页
为深入了解顺向阵风来流对圆柱气动力和流场特性的影响,开展了雷诺数(Re)为1000的圆柱绕流三维大涡模拟,研究了不同频率顺向正弦来流对圆柱气动力和流场结构的影响规律,详细分析了升阻力系数、斯特劳哈尔数(St)、回流长度、分离角和尾... 为深入了解顺向阵风来流对圆柱气动力和流场特性的影响,开展了雷诺数(Re)为1000的圆柱绕流三维大涡模拟,研究了不同频率顺向正弦来流对圆柱气动力和流场结构的影响规律,详细分析了升阻力系数、斯特劳哈尔数(St)、回流长度、分离角和尾流结构等参数的变化规律。顺向正弦来流速度为U=U_(0)+Asin(2πft),其中来流频率f的变化范围为0~0.3 Hz,U_(0)为平均速度,A为竖向正弦来流的振幅,设为0.15U_(0)。研究结果表明:圆柱阻力系数卓越频率(即主导频率)与正弦来流频率基本一致,升力系数存在3个明显的频率峰值,分别对应涡脱频率与来流频率之差、涡脱频率、涡脱频率与来流频率之和。随着正弦来流频率f增大,St先减小后增大,在f=0.25 Hz时达到最小值,而回流长度先增大后减小,且在f=0.15 Hz时达到最大值。当f≤St时,分离角不变,而顺流向最小速度逐渐增大;当f>St时,分离角逐渐增大. 展开更多
关键词 圆柱绕流 大涡模拟 顺向正弦来流 气动力 流场
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正方形布置四圆柱结构流致振动响应特性研究 被引量:3
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作者 胡中明 王嘉松 +2 位作者 孙远坤 郑瀚旭 范迪夏 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期670-681,共12页
通过风洞实验研究了正方形布置四圆柱的流致振动特性,实验雷诺数Re=3200~28900,圆柱间距比S/D=1.5~4.0(S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径),质量比m^(*)≈345.0.结果表明,当S/D≤2.0时,上游圆柱1和2呈现涡激振动和类弛振耦合响应,下游圆柱3... 通过风洞实验研究了正方形布置四圆柱的流致振动特性,实验雷诺数Re=3200~28900,圆柱间距比S/D=1.5~4.0(S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径),质量比m^(*)≈345.0.结果表明,当S/D≤2.0时,上游圆柱1和2呈现涡激振动和类弛振耦合响应,下游圆柱3和4呈现涡激共振和尾流弛振耦合响应;当S/D=2.5~3.0,上游圆柱1和2除了在约化速度超过一定值时存在弱振动外,基本接近单圆柱涡激振动响应,下游圆柱3和4表现为分离的涡激共振和尾流弛振响应;当S/D=4.0时,上游圆柱1和2振动响应几乎和单圆柱一样,而圆柱3和4仍呈现分离的涡激共振和尾流弛振响应.当圆柱呈现涡激振动(上游圆柱)或涡激共振(下游圆柱)时,涡脱频率f_(s)锁定于固有频率f_(n)的1倍谐频,而当圆柱呈现剧烈的类弛振响应(上游圆柱)或尾流弛振响应(下游圆柱)时,f_(s)则会出现明显的多倍谐频;圆柱模型振动频率f_(o)主频始终锁定于fn的1倍谐频.通过对比正方形四圆柱和双圆柱流致振动特性,发现双圆柱动力学响应规律在一定程度上仍适用于正方形布置四圆柱. 展开更多
关键词 流致振动 风洞实验 正方形四圆柱 涡激振动 流固耦合
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降低圆柱升力脉动的智能自适应旋转控制 被引量:1
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作者 任峰 都军民 李广华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期972-979,共8页
针对圆柱绕流的闭环主动控制问题,采用强化学习获得自适应的控制策略,利用圆柱下游的6个速度测点作为状态反馈,通过施加旋转作用来降低圆柱的升力脉动.为了获得高保真的流场时空演化历程,采用基于格子Boltzmann方法的求解器,其中结合多... 针对圆柱绕流的闭环主动控制问题,采用强化学习获得自适应的控制策略,利用圆柱下游的6个速度测点作为状态反馈,通过施加旋转作用来降低圆柱的升力脉动.为了获得高保真的流场时空演化历程,采用基于格子Boltzmann方法的求解器,其中结合多块网格以获得足够大的计算域并增强对近场流动的解析效果,以及多重直接力浸没边界方法以准确处理旋转圆柱边界.基于该控制回路和高保真数值环境,实现了降低孤立情形下圆柱升力脉动92.5%,降低阻力脉动44.3%的效果,同时尾流回流区长度增大了36.4%.通过局部线性稳定性分析发现,施加控制后流动的绝对不稳定性区域延长36%,此时尾流绝对不稳定区域最不稳定扰动频率偏离涡脱落频率.此外,基于策略迁移学习,在上游圆柱尾流干扰的情形下实现了降低下游圆柱升力脉动95.9%的控制效果,但同时也带来阻力增加约1倍的代价.本研究为降低圆柱升力脉动提供智能自适应旋转控制方案,并为未来开展复杂流动的智能控制提供详细案例参考. 展开更多
关键词 主动流动控制 强化学习 圆柱绕流 格子BOLTZMANN方法
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极地环境下圆管液滴撞击特性分析
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作者 于东玮 吴刚 +4 位作者 刘志兵 纪杨 刘晨阳 韩雪阳 张大勇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1209-1220,共12页
覆冰是威胁极地环境下海洋工程装备上部设施安全运行的潜在危险,而液滴收集系数反映了结冰对象捕获过冷却液滴的有效程度,因而是覆冰生长预测的关键参数。本文采用欧拉法对颗粒两相圆柱绕流进行数值仿真,通过研究液滴的斯托克斯数(St)... 覆冰是威胁极地环境下海洋工程装备上部设施安全运行的潜在危险,而液滴收集系数反映了结冰对象捕获过冷却液滴的有效程度,因而是覆冰生长预测的关键参数。本文采用欧拉法对颗粒两相圆柱绕流进行数值仿真,通过研究液滴的斯托克斯数(St)和液滴雷诺数(Rew)两个关键因素,对液滴运动轨迹的影响规律进行分析。研究发现,斯托克斯数对液滴运动轨迹影响明显,在St较大(St>1)时,收集系数完全取决于St,而Rew的影响较弱,随着Rew的增加,整体收集系数和局部收集系数缓慢减小;在St较小(0.26<St<1)时,随着Rew的增加,局部和整体收集系数显著减小;由于流体在圆柱下游形成漩涡,在St<0.26时具有更大的随流性,驱使液滴卷吸入圆柱尾部近壁区,甚至与圆柱后壁发生碰撞,使得局部和整体收集系数随Rew增加而变大。 展开更多
关键词 极地 欧拉法 收集系数 数值模拟 圆柱绕流
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分离盘对Spar型浮式风力机涡激运动抑制特性的试验与数值研究 被引量:2
16
作者 李磊 肖阳宏 +2 位作者 徐鹏 潘昀 夏海山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期181-188,共8页
涡激运动是导致浮式结构系泊系统疲劳破坏的重要原因,该文利用模型试验和数值仿真方法,开展尾侧分离盘对Spar型浮式风力机主浮体结构涡激运动抑制机理的研究。主要探讨分离盘长度L/D对风力机涡激运动特性的影响规律。研究发现,分离盘长... 涡激运动是导致浮式结构系泊系统疲劳破坏的重要原因,该文利用模型试验和数值仿真方法,开展尾侧分离盘对Spar型浮式风力机主浮体结构涡激运动抑制机理的研究。主要探讨分离盘长度L/D对风力机涡激运动特性的影响规律。研究发现,分离盘长度L/D=0时,涡激响应随折合速度的增加呈现明显的上部分支、锁定区及去同步化分支3阶段,结构发生涡激共振问题;当分离盘长度L/D≥0.2时,风力机不再发生涡激共振现象,且当分离盘长度L/D≥0.4时其抑制效果达70%以上。同时发现分离盘结构能诱发Spar型浮式风力机的艏摇运动。结果表明,分离盘对Spar型浮式风力机的涡激运动响应有明显的抑制效果。 展开更多
关键词 海上浮式风力机 动力特性 干扰抑制 圆柱 分离盘
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合成射流对Spar型浮式风力机涡激运动特性的研究
17
作者 李磊 夏海山 +2 位作者 杜炳鑫 白兴兰 潘昀 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期459-466,共8页
涡激运动问题是影响漂浮式结构系泊系统、立管和电缆疲劳寿命的重要因素,该文利用主动控制技术研究合成射流对Spar型浮式风力机基础结构涡激响应特性的抑制规律。首先开展无射流工况下Spar型浮式风力机涡激运动试验和数值仿真研究,验证... 涡激运动问题是影响漂浮式结构系泊系统、立管和电缆疲劳寿命的重要因素,该文利用主动控制技术研究合成射流对Spar型浮式风力机基础结构涡激响应特性的抑制规律。首先开展无射流工况下Spar型浮式风力机涡激运动试验和数值仿真研究,验证数值方法的准确性,而后重点探讨射速比和喷射角对结构的涡激响应、涡激力、泄涡频率和尾涡结构的影响规律。研究发现,涡激响应特征与射速比和喷射角度密切相关,合成射流能有效抑制结构的涡激运动,且射速比越大、喷射角越趋向尾涡分离点其抑制效果越好。同时发现,合成射流降低了涡泄频率、从而使振荡频率远离固有频率,但柱体涡激力基本不变。结果表明,合成射流能够有效抑制Spar型浮式风力机的涡激共振,其抑制机理为降低结构振荡频率,从而解锁涡激共振实现抑制作用,而非降低涡激力实现抑制效果。 展开更多
关键词 海上浮式风力机 动力特性 圆柱 合成射流 主动控制
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振荡型波浪能转换装置中两种优化方法研究 被引量:12
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作者 吴必军 吝红军 +2 位作者 游亚戈 冯波 盛松伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期769-774,共6页
该文基于线性波理论,从载体在波浪中的运动方程出发,以两种不同的优化角度推导了波能装置输出能量最大时的表现形式,最后以圆柱体作为波浪能转换的载体分析了两者方法的差异。数值计算表明在同一水深下,波能装置浮体的水线面决定了波能... 该文基于线性波理论,从载体在波浪中的运动方程出发,以两种不同的优化角度推导了波能装置输出能量最大时的表现形式,最后以圆柱体作为波浪能转换的载体分析了两者方法的差异。数值计算表明在同一水深下,波能装置浮体的水线面决定了波能装置最优转换效率的趋势,而吃水深度决定了波能装置可达到的最大转换效率;对波能装置参数优化后运动在共振点的波能装置其转换效率并不是最大,而优化后的最大转换效率并不发生在共振点上。 展开更多
关键词 振荡型 波浪能转换装置 参数优化 方法研究 DEVICES WAVE ENERGY CONVERSION TYPE METHODS OF TWO 波能装置 转换效率 共振点 线性波理论 载体分析 运动方程 吃水深度 输出能量 圆柱体 计算表 形式
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流体边界层上电磁力的控制效应研究 被引量:24
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作者 周本谋 范宝春 +3 位作者 陈志华 叶经方 丁汉新 靳建明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期472-478,共7页
利用作用于流体边界层上的电磁体积力改变流体边界层的结构,研究电磁力对流场的控制作用效果,电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层的结构,从而... 利用作用于流体边界层上的电磁体积力改变流体边界层的结构,研究电磁力对流场的控制作用效果,电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层的结构,从而实现对流场的控制,用电磁屏蔽和时域控制的方法调整电磁力的时空分布参数,圆柱绕流分离点可以在前驻点和后驻点之间变动,产生不同的控制效果,流体边界层上的电磁力能连续控制圆柱绕流、尾流涡街的形态,正向电磁力具有较好的消涡、减震和减阻控制效应,反向电磁力具有明显的增涡控制效应,具有较强的制动控制效应,此时圆柱体表面涡量分布的对称性和稳定性被破坏。 展开更多
关键词 电磁力 流体控制 控制效应 边界层 圆柱尾迹 圆柱绕流 电磁流体力学
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基于等离子体激励的圆柱绕流控制实验研究 被引量:26
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作者 苏长兵 宋慧敏 +3 位作者 李应红 张朴 吴云 梁华 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期45-48,共4页
为验证低雷诺数条件下,采用大气压等离子体流动控制技术进行圆柱绕流控制的有效性,设计了圆柱绕流实验系统,并开展了圆柱绕流实验研究。实验研究表明,在雷诺数为1.35×104和1.90×104的条件下,等离子体激励器产生的流动扰动,能... 为验证低雷诺数条件下,采用大气压等离子体流动控制技术进行圆柱绕流控制的有效性,设计了圆柱绕流实验系统,并开展了圆柱绕流实验研究。实验研究表明,在雷诺数为1.35×104和1.90×104的条件下,等离子体激励器产生的流动扰动,能够有效控制圆柱体绕流的流动分离,并显著改善分离流场,增涡、减涡效果明显。实验结果表明,大气压等离子体流动控制技术是钝体绕流流动特性控制的一种有效手段。 展开更多
关键词 等离子体 圆柱体 流动分离 流动控制
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