正三棱柱流致振动和能量转化试验研究

发布时间：2024-03-17 15:45

　　流致振动广泛存在于海洋工程、航空工程、高耸建筑和大跨桥梁等工程领域中。旋涡脱落诱发的涡激振动和攻角变化引起的驰振是工程领域中最常见的流致振动现象。流致振动既能够引起破坏性的振动事故,也可以造福于人类。涡激振动水生清洁能源系统(VIVACE)将圆柱涡激振动与能源利用相结合,使这种潜在的破坏性现象得到了有效的利用。为提高VIVACE装置的发电效率和适用流速范围,首次在水槽中开展了一系列非圆形截面柱体的流致振动试验,并重点考察了弹性支撑正三棱柱流致振动特性及发电性能。本文所做的工作及取得的主要成果如下:(1)针对不同截面形状柱体开展流致振动试验,揭示了各截面柱体的流致振动特性,发现正三角形截面柱体的振幅响应最为强烈且有稳定的响应频率,其流致振动特性有利于流速较大且不稳定环境下的能量提取。(2)研究了系统刚度对正三棱柱流致振动特性的影响,发现系统刚度的变化改变了相同折合流速下柱体的尾流模式,进而影响柱体的振幅与频率响应规律。正三棱柱响应振幅随流速单调增加,振动响应区间分为涡激振动分支、涡振-驰振转变分支和驰振分支。涡激-驰振转变分支中,振幅突增并伴有频率跳跃性下降;涡振上端分支和驰振分支中,柱...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1钝体绕流的旋涡脱落现象

第一章研究现状频区间，圆柱的振动明显受到抑制。并且圆柱涡激振动的最大振幅、数及锁频区间受柱体的长细比、振动系统的质量比及结构的阻尼比影响，这就意味着VIVACE装置设计及制作相当复杂，限制了该推广。以往的绝大多数研究是关于弹性支撑圆柱的流致振动，有关状柱体如方柱、六棱柱和三....

图1-2塔科马海峡吊桥崩塌

这就意味着VIVACE装置设计及制作相当复杂，限制了该推广。以往的绝大多数研究是关于弹性支撑圆柱的流致振动，有关状柱体如方柱、六棱柱和三棱柱等流致振动的研究较少，为解CE装置的能量利用率低、流速适应范围小等问题，流致振动柱体(振状优化研究变得尤为重要。图1-1钝体绕流的....

图1-3改进的Griffin图（圆柱振幅比与质量阻尼参数的关系曲线）

第一章研究现状aghavan[55]、Chang[56-57]和Park[58]等人引入湍流控制系统（PTC，lenceControl）。PTC系统通过在光滑圆柱表面的特定位置选择性安来增加柱体表面的粗糙度，以刺激与柱体表面粗糙尺度大小相近的。这类微小旋涡能促使高能量的外....

图1-4尾涡形态与振幅比（A*）和折合流速（Ur）的关系

——斯特劳哈尔数；——来流流速，m/s；——柱体的特征宽度，m。旋涡脱落频率fvs体固定不动时，旋涡脱落频率等于斯特劳哈尔频率；当柱体涡区间”时，旋涡脱落频率接近振动系统的固有频率；当柱体振，旋涡脱落频率重新回归到fSt。振动频率fosc同步区间”范围内，频率比（fosc/....

本文编号：3931252