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题名串列双锥柱绕流流动特性的大涡模拟研究
被引量：3
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作者
刘健
邹琳
陶凡
左红成
徐汉斌
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机构
武汉理工大学机电工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期1209-1219,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11972268)。
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文摘
利用大涡模拟研究了雷诺数Re=3900下串列双锥柱在间距比L/D;=2~10下的升阻力特性及三维流动结构.研究发现:上游锥柱在后方形成的两个展向不对称回流区,使其后方压力分布不对称.上游锥柱发展的上洗、下洗和侧面剪切层作用在下游锥柱的附着点位置不同是上游和下游锥柱时均阻力系数和脉动升力系数变化的主要原因,串列双锥柱间流动结构随间距比变化可分为三种状态:剪切层包裹状态,过渡状态及尾流撞击状态.剪切层包裹状态.上游锥柱的自由端主导来流在下游锥柱迎风面影响范围广,上游锥柱剪切层完全包裹住下游锥柱,从而抑制下游锥柱后方回流区形成,导致下游锥柱时均阻力系数降低;尾流撞击状态;上游锥柱尾流得到充分发展,其回流区大小随间距比增大不再发生变化,上游锥柱尾流出现周期性脱落,撞击在下游锥柱表面,从而使脉动升力系数大幅增加,最大脉动升力系数较单直圆柱提升约20.7倍;过渡状态,此时时均阻力系数和脉动升力系数均会较剪切层包裹状态增加.该研究可以为风力俘能结构群列阵布局提供理论支持.
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关键词
串列双锥柱
间距比
升阻力特性
流动结构
大涡模拟
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Keywords
tandem conical cylinders
spacing ratio
mechanism of fluctuating lift and time-average drag coefficient
flow structure
large eddy simulation
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分类号
O357.1
[理学—流体力学]
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题名基于定常吹吸气的波浪型圆柱主动控制研究
被引量：1
- 2
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作者
邹琳
左红成
柳迪伟
王家辉
徐劲力
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机构
武汉理工大学机电工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期2970-2983,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11972268)。
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文摘
基于定常吹吸气对波浪型圆柱近尾迹流动进行控制以增强柱体振动,采用大涡模拟研究了亚临界雷诺数(Re=3000)下前吹后吸和前后吸气控制方式在不同吹吸气工况对波浪型圆柱升阻力特性、时均压力系数、环量、湍动能及近尾迹流动结构的影响.研究发现:前吹后吸和前后吸气控制下波浪型圆柱在不同吹吸气动量系数工况脉动升力系数均显著提高,最大较未受控直圆柱和波浪型圆柱分别提升高达636%和391%,这主要可能归因于吹吸气控制使波浪型圆柱回流区变短,高强度涡集中向钝体后方靠拢,旋涡形成长度缩短,展向涡流与顺流向涡流相互作用在波浪型圆柱下游形成的“肋状涡”变大变长,近尾迹环量显著增大,从而导致脉动升力系数增大,这可能将诱导柱体产生更强的振动;同时两种控制方式均改变了波浪型圆柱表面的压力分布,由于在波浪型圆柱前驻点吹气使前端趋于流线型,前吹后吸在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区减小,但在后驻点吸气使得低压区增大,而前后吸气在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区基本不变,低压区增大.研究结果可为低风速地区分布式风力俘能结构俘能效率提升提供基础理论支持.
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关键词
波浪型圆柱
定常吹吸气
大涡模拟
湍动能
流动控制
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Keywords
wavy cylinder
steady blowing/suction
large eddy simulation
turbulent kinetic energy
flow control
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分类号
V211.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名利用延迟反馈控制柔性圆柱涡激振动数值研究
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作者
邹琳
王程
徐劲力
陶凡
左红成
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机构
武汉理工大学机电工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022年第22期193-201,共9页
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基金
国家自然科学基金(11972268)。
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文摘
以三维细长柔性圆柱为研究对象,基于结构梁振动模型和尾流振子模型,采用二阶中心有限差分方法求解耦合方程,研究延迟反馈控制作用下柔性圆柱的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)响应特性。研究发现:柔性圆柱的振动幅值和振动频率会随着延迟时间τ的增加呈现周期性变化,不同的延迟时间τ耦合不同的延迟增益k_(d),可以实现柔性圆柱不同振动幅值和振动频率的控制;在耦合延迟增益(k_(d))符号相反时,变化曲线会有半个周期的相位差;且延迟时间τ并不能改变振幅峰值,其大小只与延迟增益k_(d)有关。理论分析证明:当τ不断增加时,振动频率f和波数k会趋向于定值。该研究提出的延迟反馈方法能够有效控制柔性圆柱的涡激振动,为海洋立管等柔性钝体的振动控制提供新的方法和思路。
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关键词
柔性圆柱
尾流振子
涡激振动(VIV)
延迟反馈
数值计算
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Keywords
flexible cylinder
wake oscillator
vortex-induced vibration(VIV)
time delay control
numerical computation
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分类号
O357
[理学—流体力学]
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