粘性流体环境下复杂孔梁结构流固耦合振动特性研究

发布时间：2021-08-19 10:19

　　开孔和V型悬臂梁作为两种重要的柔性梁结构,在以原子力显微镜（AFM）为代表的检测系统、微纳机械传感/执行器、能量采集器及仿生推进器中得到了广泛应用,该类复杂孔梁结构通常在粘性流体环境下实现精密检测、传感与性能表征,同时也会使得结构的流固耦合振动特性更为复杂,直接影响器件或系统的动态性能。本文针对开孔和V型悬臂梁结构的流固耦合振动特性开展了研究,通过求解二维Navier-Stokes方程得到了用于描述结构所受流体载荷的水动力函数,基于Euler-Bernoulli梁理论建立了结构的流固耦合动力学模型并在水环境下开展了实验验证。本文主要的研究内容和结论如下:（1）建立了开孔悬臂梁结构的流固耦合振动模型,通过二维CFD分析确定了水动力函数关于频率参数的表达式,结果表明,振动频率增大,开孔梁结构所受附加质量力和流体阻尼力均减小;理论分析得到了结构的频率响应特性。在水环境下开展了不同几何尺寸的开孔悬臂梁振动实验研究,验证了水动力函数表达式及流固耦合动力学模型。（2）针对V型结构截面孔宽比连续变化的几何特征,建立了粘性流体环境下V型悬臂梁结构的流固耦合动力学模型,导出了基于截面孔宽比参数的梁结构的... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：129 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验装置图

a) B1 b) B2 c) B3图 2-13 开孔悬臂梁结构实物图Fig.2-13 Pictures of the beams with a hole2.4.2 空气中实验为得到实验中开孔梁结构的弹性模量 E 及松弛因子 η，实验首先测试了空气

【参考文献】：
期刊论文
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[3]汽车尾部流场湍流模型数值分析与实验研究[J]. 胡杰桦,谷正气,何忆斌,陈细军,张海峰.  系统仿真学报. 2010(02)
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博士论文
[1]原子力显微镜微悬臂梁刚度测量研究[D]. 王飞.哈尔滨工业大学 2008
[2]随机荷载作用下海洋柔性结构非线性振动响应分析方法[D]. 何勇.浙江大学 2007
[3]基于微悬臂梁的生化传感技术研究[D]. 李凯.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]复杂激励作用下微纳谐振器非线性动力学特性研究[D]. 刘岩.上海交通大学 2014
[2]液相原子力显微镜悬臂梁动态特性与成像分析[D]. 牛顿.中国科学技术大学 2011
[3]压电微悬臂梁传感技术的研究[D]. 唐洁.天津大学 2005



本文编号：3351225