水流作用下旋转圆柱-尾板结构的非线性动力特性研究

发布时间：2020-12-20 08:52

　　本文对水流作用下,旋转圆柱-尾流隔板结构的非线性动力特性开展了研究,针对结构受迫旋转振动问题,研究了圆柱-尾流隔板系统的相位动力特性,在此基础上,建立了尾流振子模型对结构的旋转运动进行了预测,并对圆柱-尾流隔板结构发生非线性自由旋转时的振动特性开展了分析。对于水流中圆柱-尾流隔板结构发生受迫旋转振动的问题,本文在不同振动频率及幅值条件下,对圆柱-尾流隔板系统的相位动力特性（Phase Dynamics）、尾涡模式等进行了研究。通过分析流体作用力与结构旋转运动之间的相位差,对相位同步区间和非同步区间的边界（Arnold Tongue）进行了界定。数值结果表明,针对圆柱-尾板受迫旋转振动问题,在Arnold Tongue所划分的不同区域,存在三种相位动力特性:相位锁定（Phase Locking）,相位捕捉（Phase Trapping）和相位滑移（Phase Slipping）。本文首次给出了水流中圆柱-尾流隔板系统发生受迫旋转振动时存在“相位捕捉（Phase Trapping）”的证据。在不同相位动力特性情况下,对其尾涡模式开展了分析,阐释了相位动力特性与流场特性之间的内在联系。在此基... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 固定式尾流隔板的水动力特性研究
        1.2.2 旋转式尾流隔板自由振动响应特性研究
        1.2.3 旋转式尾流隔板受迫振动流场特性研究
    1.3 本文工作
2 数值模型
    2.1 流动控制方程
    2.2 流动控制方程的数值离散
        2.2.1 时间离散
        2.2.2 空间离散
    2.3 结构运动方程
        2.3.1 受迫振动
        2.3.2 自由振动
    2.4 结构运动方程的数值求解
    2.5 网格更新
3 受迫振动的相位动力特性研究
    3.1 计算模型及定解条件
    3.2 数值计算结果及分析
        3.2.1 相位同步区间边界的界定
        3.2.2 相位动力特性分析
        3.2.3 流场特性分析
        3.2.4 尾涡脱落模式分析
    3.3 本章小结
4 尾流振子模型的建立
    4.1 Van der Pol尾流振子模型
    4.2 基于受迫振动的尾流振子模型
    4.3 尾流振子模型预测结构自由振动
    4.4 本章小结
5 非线性自由振动特性研究
    5.1 计算模型及定解条件
    5.2 数值计算结果及分析
        5.2.1 旋转振动响应特性
        5.2.2 流场特性分析
        5.2.3 升力频谱及流场模态分析
        5.2.4 约化速度趋于无穷时的数值分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：2927585