等直径串列双圆柱流致振动机理研究

发布时间：2017-05-12 17:04

  本文关键词：等直径串列双圆柱流致振动机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：振动会导致大量工程设备的损坏,例如大型钢铁厂的烟囱设备,核反应堆的石墨棒,换热器的换热管排,甚至体积较大的湿水塔等。工业设备排列布置都是相当复杂的,为便于研究流动诱发振动机理,本文选取双圆柱为研究模型,两个圆柱的各参数都相同,串列布置,端部用弹簧上下连接使可以沿垂直于来流方向进行自由振动;在本课题中L/D值选取为:1.2,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0,6.0;特征速度Ur范围为3.9~48.本课题利用一维热线测出后圆柱尾流旋涡脱落频率和圆柱的振动频率(L/D=1.2,1.5),用另外一根热线放在前后圆柱之间,测出旋涡脱落频率和振动频率;从频谱图中可以看出明显的峰值,振动频率即固有频率并未随着特征速度的增加而增加,前后圆柱都是以固有频率振动,峰值大小几乎不变;涡脱落频率随着特征速度的增加而增加;利用激光测振仪分别测出前后圆柱的振动信号,当特征速度超出共振速度范围时,振幅随着特征速度的增加而增加,与驰振情况类似。利用粒子图像测速系统(PIV)得出后圆柱尾流的旋涡结构,并分析其对圆柱振动的影响机理;水平移动放置于后热线尾流的热线位置,得出后圆柱尾流中旋涡强度在振动情况不同时的变化情况;使用压力扫描仪采集出前后圆柱表面的压力,并计算出升力值,阻力值以及升力系数和阻力系数;联系升力数据,涡结构和振动情况,可以分析出三者之间的关系;结合激光测振仪所测出的位移值计算出圆柱与流体之间的能量传递值。
【关键词】：圆柱 流致振动 涡脱落 升力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB53
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• ACKNOWLEDGEMENTS6-9
• NOMENCLATURE9-13
• INTRODUCTION13-23
• 1.1 Background13-16
• 1.2 Literature review16-21
• 1.2.1 Two fixed circular cylinders in tandem arrangement16-18
• 1.2.2 Two elastic cylinders in tandem18
• 1.2.3 The major characteristic of vortex induced oscillation18-20
• 1.2.4 Presentation direction20-21
• 1.3 Objectives21-22
• 1.4 Thesis outline22-23
• EXPERIMENTAL SET-UP AND TECHNIQUES23-29
• 2.1 Wind tunnel23-24
• 2.2 Experimental details24-29
• 2.2.1 Vibration responses of the two cylinders in cross flow24-26
• 2.2.2 Particle Image Visualization (PIV)26-27
• 2.2.3 Measure flow- induced lift and estimate energy transfer27-29
• RESULTS AND DISCUSSION29-74
• 3.1 Vibration response of the cylinders29-53
• 3.1.1 Experiment setup properties29-30
• 3.1.2 Vibration response of the single cylinder30-33
• 3.1.3 Vibration response of two tandem cylinders33-53
• 3.2. The effect between the both cylinders53-61
• 3.3 The wake structure evolving behind the downstream cylinder61-63
• 3.4 Pressure distribution on the two cylinders63-67
• 3.5 The phase between the downstream cylinder and upstream cylinder67-69
• 3.6 Flow visualization behind the downstream cylinder69-74
• CONCLUSIONS74-76
• 4.1 Conclusions74-75
• 4.2 Future work75-76
• REFERENCES76-80
• 结论80-81
• 致谢81

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本文编号：360331