结构在静流场中振动时的附加质量分布
发布时间：2021-08-16 13:22
结构在静流场中振动时,附加质量的分布形式对其振动特性有非常大的影响,尤其是对较为轻薄的结构,但截至目前,对附加质量显式分布的研究甚少。基于三维问题的边界元法,在合适的Dirichlet及Neumann条件下,提出了一种较简单的方法,可求解结构以任意给定模式在不可压缩单相静流场中振动时的附加质量显式分布。数值计算表明,该方法的求解结果与理论解及实验结果吻合良好,可较好地应用于复杂形状结构在有界或无界静流场中振动时的附加质量分布计算。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
球面边界上的Neumann条件
表1 附加质量及最大速度势与球面单元划分数量的关系Tab.1 Added mass and maximum potential versus element number 单元数量 228 772 1 348 3 028 6 468 12 744 35 484 m1 计算结果(×ρ) 1.939 52 2.047 21 2.066 60 2.080 76 2.086 91 2.089 57 2.091 31 误差/% -7.39 -2.25 -1.33 -0.65 -0.36 -0.23 -0.15 ?Smax 计算结果 0.485 12 0.493 03 0.497 10 0.498 43 0.498 99 0.499 25 0.499 40 误差/% -3.00 -1.40 -0.60 -0.40 -0.20 -0.15 -0.122.2 流体中平动和转动的无限长漂浮棱柱体
文献[13]给出了流体中的漂浮棱柱体以单位速度平动和转动时附加质量的半解析解,其中棱柱的转动中心为C,如图3所示。用边界元法求解时,边界条件如下:S1上 ? ˉ =0,S 2 上 ? ˉ =0 或 g ˉ =0,S 3 上 g ˉ =0 ,其余边界条件如表2所示。设棱柱体的宽度为2 (即a=1),长度取20,湿周划分为2 922个单元,则其竖向平动、水平向平动及转动时的单位长度附加质量计算结果如表2所示(需要注意的是,表2中的附加质量结果已经消除了边界效应的影响,其余算例也作了相同处理)。表2 流体中平动和转动漂浮棱柱体的附加质量(设a=1)Tab.2 Added mass of a floating prism moving and rotating in fluid (a=1) 运动模式 竖向平动 水平向平动 转动 边界条件 S4: g ˉ =0 S4: g ˉ =-1 S4: g ˉ =r sin θ S5: g ˉ =0 S5: g ˉ =1 S5: g ˉ =-r sin θ S6: g ˉ =1 S6: g ˉ =0 S6: g ˉ =r cos θ e 0.25a 0.5a 1.5a 2.5a ∞ ∞ ∞ 单位长度上的附加质量 边界元法(×ρ) 6.152 43 4.357 37 2.948 21 2.670 42 2.405 93 0.775 10 0.366 09 文献[13](×ρ) 2.00πa2 1.35πa2 πa2 0.83πa2 0.76πa2 0.25πa2 0.117 9πa4 误差(%) -2.08 +2.74 -6.16 +2.41 +0.77 -1.31 -1.16
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维结构振动诱导流场附加质量的数值分析[J]. 孙旭峰,董石麟. 工程力学. 2008(07)
本文编号：3345749
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
球面边界上的Neumann条件
表1 附加质量及最大速度势与球面单元划分数量的关系Tab.1 Added mass and maximum potential versus element number 单元数量 228 772 1 348 3 028 6 468 12 744 35 484 m1 计算结果(×ρ) 1.939 52 2.047 21 2.066 60 2.080 76 2.086 91 2.089 57 2.091 31 误差/% -7.39 -2.25 -1.33 -0.65 -0.36 -0.23 -0.15 ?Smax 计算结果 0.485 12 0.493 03 0.497 10 0.498 43 0.498 99 0.499 25 0.499 40 误差/% -3.00 -1.40 -0.60 -0.40 -0.20 -0.15 -0.122.2 流体中平动和转动的无限长漂浮棱柱体
文献[13]给出了流体中的漂浮棱柱体以单位速度平动和转动时附加质量的半解析解,其中棱柱的转动中心为C,如图3所示。用边界元法求解时,边界条件如下:S1上 ? ˉ =0,S 2 上 ? ˉ =0 或 g ˉ =0,S 3 上 g ˉ =0 ,其余边界条件如表2所示。设棱柱体的宽度为2 (即a=1),长度取20,湿周划分为2 922个单元,则其竖向平动、水平向平动及转动时的单位长度附加质量计算结果如表2所示(需要注意的是,表2中的附加质量结果已经消除了边界效应的影响,其余算例也作了相同处理)。表2 流体中平动和转动漂浮棱柱体的附加质量(设a=1)Tab.2 Added mass of a floating prism moving and rotating in fluid (a=1) 运动模式 竖向平动 水平向平动 转动 边界条件 S4: g ˉ =0 S4: g ˉ =-1 S4: g ˉ =r sin θ S5: g ˉ =0 S5: g ˉ =1 S5: g ˉ =-r sin θ S6: g ˉ =1 S6: g ˉ =0 S6: g ˉ =r cos θ e 0.25a 0.5a 1.5a 2.5a ∞ ∞ ∞ 单位长度上的附加质量 边界元法(×ρ) 6.152 43 4.357 37 2.948 21 2.670 42 2.405 93 0.775 10 0.366 09 文献[13](×ρ) 2.00πa2 1.35πa2 πa2 0.83πa2 0.76πa2 0.25πa2 0.117 9πa4 误差(%) -2.08 +2.74 -6.16 +2.41 +0.77 -1.31 -1.16
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维结构振动诱导流场附加质量的数值分析[J]. 孙旭峰,董石麟. 工程力学. 2008(07)
本文编号：3345749
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3345749.html
