T型截面振子流致振动特性试验研究
发布时间：2021-02-21 07:41
流致振动广泛存在于海洋工程、航空工程、高耸和大跨桥梁结构等工程领域中,并且经常导致海上作业平台、桥梁、高耸烟囱等建筑物破坏。故工程界对流致振动的研究往往是抑制其发生。但随着研究的深入,研究者发现流致振动可以作为一种能量转换方式来加以利用,并且随着新型清洁能源的开发利用,流致振动逐渐应用在洋流能的开发利用上,而流致振动的特性又与振子的截面形式具有紧密的联系,故本文主要的研究目的是对T型振子流致振动的试验研究。主要的研究内容和成果如下:1.本文进行了多组T型振子流致振动试验,并分析对比了其与圆柱振子和正三棱柱振子流致振动特性与规律:T型振子与正三棱柱振子振动特性具有很高的相似性,均表现出有别于传统圆柱振子的“非自限制”的流致振动,随流速持续增大,振动逐渐发展为驰振。T型振子最大响应振幅比A*=2.52,超过了现有圆柱涡激振动试验结果下的最大振幅比A*=1.90;T型振子的流致振动具有大振幅、频率稳定及“非自限制”的特点,适用于较高流速条件下的能量汲取。2.利用自循环水槽进行了不同阻尼下T型振子的流致振动试验,并分析了在不同系统阻尼下T型振子的流致振动的振动特性及规律:加大阻尼会减弱T型截面...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物体绕流的旋涡脱落现象
第 1 章 概述而流致振动的另一分支驰振通常被定义为一种大振幅、低频率的振动。驰振的发生往往需要满足一定的条件，即当特定截面形状的绕流物体在垂直于来流方向发生流致振动时，来流攻角会发生周期性变化，周期性变化的攻角产生的横向力会诱发绕流钝体发生驰振[1, 7-9]。流致振动常常会引起结构的破坏而造成工程事故[10-12]。例如，流致振动会导致海上作业平台、桥梁、高耸烟囱和热交换站等长细比较大的建筑物或结构的产生疲劳破坏[13-15]。尤其当流体的脱涡频率与绕流物体结构的固有频率相接近时，绕流物体产生的振动会达到最大，如果这个过程持续，就会出现“锁频”现象（locked-in）[16]，这种现象的出现会使得流致振动对物体结构的破坏更加严重。流致振动造成工程破坏的较为典型的案例就是流致振动引起的塔科马海峡吊桥崩塌事件（图 1-2 所示）。
的理论功率就为 14 万兆瓦，相当于 70 个三峡电站的装机容量[21]。洋流能发电装置是将洋流动能转换为电能的装置，由海上支撑载体、获能装置（水轮机）、发电机、电能转换系统、电力传输系统等五个部分组成。按汲取能量的方式和工作原理的不同，可分为水平轴叶轮式、垂直轴叶轮式、振荡式和其它方式等；按照支撑载体安装固定方式的不同，又可分为桩基式、坐底式、悬浮式和漂浮式，不同类型的装置其获能原理、技术特征和整体结构形式有很大区别。洋流能利用装置有多种[22]。其中英国 MCT（Marine Current Turbine）公司是最早从事洋流能研究的机构之一，其研发了 Alstom 装置，如图 1-3 所示，该装置装机功率为 500kw 并安装在 Orkney 群岛欧洲海洋能中心进行相关测试，运行 10 周发电量达到了 50 MW·h，顺利达到了额定功率；挪威 HammerfestStrom 公司首先研制了单机容量 300kW 的 HS300 坐海底式三叶片水平轴潮流能装置，如图 1-4 所示。该装置于 2003 年安装于挪威 Kvalsundet 水道并开网发电，经过几年运行测试后，该公司在 2009 年安装了 HS300 改进型装置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正三棱柱流致振动试验研究[J]. 张军,练继建,刘昉,徐国宾,燕翔. 振动与冲击. 2016(20)
[2]不同截面形式振子的流致振动试验[J]. 燕翔,练继建,刘昉,张军,张梦溪. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(12)
[3]并列双圆柱流致振动的不对称振动和对称性迟滞研究[J]. 陈威霖,及春宁,徐万海. 力学学报. 2015(05)
[4]串列双圆柱流致振动的数值模拟及其耦合机制[J]. 及春宁,陈威霖,黄继露,徐万海. 力学学报. 2014(06)
[5]潮流能研究现状2013[J]. 张亮,李新仲,耿敬,张学伟. 新能源进展. 2013(01)
[6]高雷诺数下圆柱顺流向和横向涡激振动分析[J]. 唐友刚,樊娟娟,张杰,王丽元,桂龙. 振动与冲击. 2013(13)
[7]并列双圆柱涡激振动的经验性模型研究[J]. 秦伟,康庄,孙丽萍,宋儒鑫. 海洋工程. 2013(02)
[8]海洋隔水管涡激振动的三维数值模拟研究[J]. 王成官,王嘉松,田中旭,乔信起,蒋世全,许亮斌. 水动力学研究与进展A辑. 2011(04)
[9]大柔性圆柱体两自由度涡激振动试验研究[J]. 黄维平,曹静,张恩勇,唐世振. 力学学报. 2011(02)
[10]大长细比柔性杆件涡激振动实验[J]. 唐国强,吕林,滕斌,谢彬,宋吉宁,张建侨,吴浩. 海洋工程. 2011(01)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
[2]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]驰振稳定性分析及其工程应用[D]. 谢宇新.天津大学 2003
本文编号：3044055
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物体绕流的旋涡脱落现象
第 1 章 概述而流致振动的另一分支驰振通常被定义为一种大振幅、低频率的振动。驰振的发生往往需要满足一定的条件，即当特定截面形状的绕流物体在垂直于来流方向发生流致振动时，来流攻角会发生周期性变化，周期性变化的攻角产生的横向力会诱发绕流钝体发生驰振[1, 7-9]。流致振动常常会引起结构的破坏而造成工程事故[10-12]。例如，流致振动会导致海上作业平台、桥梁、高耸烟囱和热交换站等长细比较大的建筑物或结构的产生疲劳破坏[13-15]。尤其当流体的脱涡频率与绕流物体结构的固有频率相接近时，绕流物体产生的振动会达到最大，如果这个过程持续，就会出现“锁频”现象（locked-in）[16]，这种现象的出现会使得流致振动对物体结构的破坏更加严重。流致振动造成工程破坏的较为典型的案例就是流致振动引起的塔科马海峡吊桥崩塌事件（图 1-2 所示）。
的理论功率就为 14 万兆瓦，相当于 70 个三峡电站的装机容量[21]。洋流能发电装置是将洋流动能转换为电能的装置，由海上支撑载体、获能装置（水轮机）、发电机、电能转换系统、电力传输系统等五个部分组成。按汲取能量的方式和工作原理的不同，可分为水平轴叶轮式、垂直轴叶轮式、振荡式和其它方式等；按照支撑载体安装固定方式的不同，又可分为桩基式、坐底式、悬浮式和漂浮式，不同类型的装置其获能原理、技术特征和整体结构形式有很大区别。洋流能利用装置有多种[22]。其中英国 MCT（Marine Current Turbine）公司是最早从事洋流能研究的机构之一，其研发了 Alstom 装置，如图 1-3 所示，该装置装机功率为 500kw 并安装在 Orkney 群岛欧洲海洋能中心进行相关测试，运行 10 周发电量达到了 50 MW·h，顺利达到了额定功率；挪威 HammerfestStrom 公司首先研制了单机容量 300kW 的 HS300 坐海底式三叶片水平轴潮流能装置，如图 1-4 所示。该装置于 2003 年安装于挪威 Kvalsundet 水道并开网发电，经过几年运行测试后，该公司在 2009 年安装了 HS300 改进型装置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正三棱柱流致振动试验研究[J]. 张军,练继建,刘昉,徐国宾,燕翔. 振动与冲击. 2016(20)
[2]不同截面形式振子的流致振动试验[J]. 燕翔,练继建,刘昉,张军,张梦溪. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(12)
[3]并列双圆柱流致振动的不对称振动和对称性迟滞研究[J]. 陈威霖,及春宁,徐万海. 力学学报. 2015(05)
[4]串列双圆柱流致振动的数值模拟及其耦合机制[J]. 及春宁,陈威霖,黄继露,徐万海. 力学学报. 2014(06)
[5]潮流能研究现状2013[J]. 张亮,李新仲,耿敬,张学伟. 新能源进展. 2013(01)
[6]高雷诺数下圆柱顺流向和横向涡激振动分析[J]. 唐友刚,樊娟娟,张杰,王丽元,桂龙. 振动与冲击. 2013(13)
[7]并列双圆柱涡激振动的经验性模型研究[J]. 秦伟,康庄,孙丽萍,宋儒鑫. 海洋工程. 2013(02)
[8]海洋隔水管涡激振动的三维数值模拟研究[J]. 王成官,王嘉松,田中旭,乔信起,蒋世全,许亮斌. 水动力学研究与进展A辑. 2011(04)
[9]大柔性圆柱体两自由度涡激振动试验研究[J]. 黄维平,曹静,张恩勇,唐世振. 力学学报. 2011(02)
[10]大长细比柔性杆件涡激振动实验[J]. 唐国强,吕林,滕斌,谢彬,宋吉宁,张建侨,吴浩. 海洋工程. 2011(01)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
[2]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]驰振稳定性分析及其工程应用[D]. 谢宇新.天津大学 2003
本文编号：3044055
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