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ALE方法求解圆柱的涡致振动 被引量:16
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作者 李广望 任安禄 陈文曲 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期283-288,共6页
数值求解基于拉格朗日-欧拉(ALE)描述的不可压缩流体的N S方程,计算了较小雷诺数下圆柱的涡致振动现象。N S方程的对流项和扩散项分别采用三阶迎风紧致格式和四阶中心紧致格式离散,计算网格采用H O非交错网格系统,并结合分块耦合方法。... 数值求解基于拉格朗日-欧拉(ALE)描述的不可压缩流体的N S方程,计算了较小雷诺数下圆柱的涡致振动现象。N S方程的对流项和扩散项分别采用三阶迎风紧致格式和四阶中心紧致格式离散,计算网格采用H O非交错网格系统,并结合分块耦合方法。柱体运动简化为弹簧-阻尼-质量系统,柱体运动方程采用经典龙格-库塔方法求解。通过模拟柱体和流体之间的非线性耦合作用,成功地捕捉到了"锁定"、"拍"和"相位开关"等现象,并与试验数据相吻合。另外,本文详细分析了Re=200时圆柱尾涡形态、升力、阻力以及圆柱位移等随圆柱自振频率变化的过程,捕捉到尾涡结构变化的频率转折点。 展开更多
关键词 圆柱 求解 ALE 拟柱体 拉格朗日 四阶 不可压缩流体 自振频率 位移 振动
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Experi mental Study on Vortex-Induced Vibrations of Submarine Pipeline near Seabed Boundary in Ocean Currents 被引量:14
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作者 杨兵 高福平 +1 位作者 吴应湘 李东晖 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2006年第1期113-121,共9页
Unlike most previous studies on vortex-induced vibrations of a cylinder far from a boundary, this paper focuses on the influences of close proximity of a submarine pipeline to a rigid seabed boundary upon the dynamic ... Unlike most previous studies on vortex-induced vibrations of a cylinder far from a boundary, this paper focuses on the influences of close proximity of a submarine pipeline to a rigid seabed boundary upon the dynamic responses of the pipeline in ocean currents. The effects of gap-to-diameter ratio and those of the stability parameter on the amplitude and frequency responses of a pipeline are investigated experimentally with a novel hydro-elastic facility. A comparison is made between the present experimental results of the amplitude and frequency responses for the pipes with seabed boundary effects and those for wall-free cylinders given by Govardhan and Williamson (2000) and Anand (1985). The comparison shows that the close proximity of a pipeline to seabed has much influence on the vortex-induced vibrations of the pipeline. Both the width of the lock-in ranges in terms of Vr and the dimensionless amplitude ratio Amax/D become larger with the decrease of the gap-to-diameter ratio e/D, Moreover, the vibration of the pipeline becomes easier to occur and its amplitude response becomes more intensive with the decrease of the stability parameter, while tire pipeline frequency responses are affected slightly by the stability parameter. 展开更多
关键词 submarine pipeline vortex-induced vibrations ocean current SEABED
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深海细长柔性立管涡激振动数值分析方法研究进展 被引量:14
3
作者 万德成 端木玉 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2017年第2期179-196,共18页
深海细长柔性立管的涡激振动与刚性圆柱的涡激振动问题相比,既有联系又有区别.当立管的长细比(L/D)较大时,会展现出一些刚性圆柱涡激振动没有的现象.本文介绍了近几十年来深海开发的细长柔性立管涡激振动的研究进展,主要侧重于数值计算... 深海细长柔性立管的涡激振动与刚性圆柱的涡激振动问题相比,既有联系又有区别.当立管的长细比(L/D)较大时,会展现出一些刚性圆柱涡激振动没有的现象.本文介绍了近几十年来深海开发的细长柔性立管涡激振动的研究进展,主要侧重于数值计算分析研究领域,对目前常用的数值分析方法进行了归纳和总结.在此基础之上,详细介绍了目前理论研究和实际工程中的热点问题,诸如流场剖面的影响、立管顶端浮体运动的耦合、涡激振动抑制措施、振动多模态特性等. 展开更多
关键词 细长柔性立管 涡激振动 切片法 数值模拟
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斜拉索-双阻尼器系统多模态减振理论与试验研究 被引量:13
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作者 孙利民 狄方殿 +1 位作者 陈林 许映梅 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期975-985,共11页
建立拉索-双阻尼器系统精细化分析模型(阻尼器Ⅰ为黏弹性阻尼器(Kelvin-Voigt模型),阻尼器Ⅱ为高阻尼橡胶(HDR)阻尼器),并推导了拉索-双阻尼器系统的一般分析公式。以某斜拉桥的拉索为例,对安装双阻尼器的拉索和仅安装阻尼器Ⅰ的拉索进... 建立拉索-双阻尼器系统精细化分析模型(阻尼器Ⅰ为黏弹性阻尼器(Kelvin-Voigt模型),阻尼器Ⅱ为高阻尼橡胶(HDR)阻尼器),并推导了拉索-双阻尼器系统的一般分析公式。以某斜拉桥的拉索为例,对安装双阻尼器的拉索和仅安装阻尼器Ⅰ的拉索进行长期监测,结果表明双阻尼器方案能有效抑制仅安装阻尼器Ⅰ拉索的高阶涡振。实索试验结果表明:仅安装阻尼器Ⅰ和安装双阻尼器时拉索较低阶模态阻尼的测量值与理论分析值基本吻合;同端安装阻尼器Ⅱ对阻尼器Ⅰ提升拉索低阶模态阻尼的效果有削弱作用,拉索前几阶模态受到的影响较为明显。此外,理论分析发现,阻尼器Ⅰ的刚度对阻尼器Ⅱ提升拉索高阶模态阻尼的效果有提升作用。 展开更多
关键词 拉索 振动控制 高阻尼橡胶(HDR)阻尼器 黏弹性阻尼器 复模态分析 涡激振动
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AN ALE METHOD AND DDM WITH HIGH ACCURATE COMPACT SCHEMES FOR VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER 被引量:9
5
作者 RENAn-lu CHENWen-qu LIGuang-wang 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2004年第6期708-715,共8页
A numerical study was conducted for the vortex-induced vibrations of anelastic circular cylinder at low Reynolds numbers. An Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method wasemployed to deal with the fluid-structure inte... A numerical study was conducted for the vortex-induced vibrations of anelastic circular cylinder at low Reynolds numbers. An Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method wasemployed to deal with the fluid-structure interaction with an H-O type of non-staggered gridsincorporating the domain decomposition method (DDM), which could save the computational CPU time dueto re-meshing. The computational domain was divided into nine sub-domains including one ALEsub-domain and eight Eulerian sub-domains. The convection term and dissipation term in the N-Sequations were discretized using the third-order upwind compact scheme and the fourth-order centralcompact scheme, respectively. The motion of the cylinder was modeled by a spring-damper-mass systemand solved using the Runge-Kutta method. By simulating the non-linear fluid-structure interaction,the ''lock-in'', ''beating'' and ''phase switch'' phenomena were successfully captured, and the resultsagree with experimental data Furthermore, the vortex structure, the unsteady lift and drag on thecylinder, and the cylinder displacement at various natural frequency of the cylinder for Re = 200were discussed in detail, by which a jump transition of the wake structure was captured. 展开更多
关键词 arbitrary lagragian-eulerian (ALE) method vortex-induced vibrations domaindecomposition Method (DDM) flow around a circular cylinder compact schemes
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水流作用下双圆柱墩混凝土梁桥的动力响应实测与数值模拟 被引量:10
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作者 华旭刚 邓武鹏 +1 位作者 陈政清 唐煜 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期40-51,共12页
西藏达林大桥为一座7跨桥面连续的混凝土梁桥,下部结构采用双圆柱桥墩。2018年7月,在水流作用下达林大桥桥墩及桥面出现了显著的顺桥向振动。该文报道了水流作用下大桥的动力响应实测与数值模拟研究。实测表明:桥梁顺桥向振动表现为桥... 西藏达林大桥为一座7跨桥面连续的混凝土梁桥,下部结构采用双圆柱桥墩。2018年7月,在水流作用下达林大桥桥墩及桥面出现了显著的顺桥向振动。该文报道了水流作用下大桥的动力响应实测与数值模拟研究。实测表明:桥梁顺桥向振动表现为桥梁一阶纵向模态为主的拍振,横桥向为随机微振动;顺桥向最大加速度约为0.08 m/s^2,梁端最大位移约为1.56 mm。基于一阶纵向振动模态参数,将双圆柱墩梁桥简化为单自由振动体系,在2 m/s~10 m/s流速范围内(折减流速Ur=1.69~8.45、雷诺数Re=2.6×10^6~1.3×10^7)进行了二维流固耦合数值模拟,得到了桥墩双圆柱升阻力系数以及不同结构阻尼比时的涡振响应。并对桥墩振型与水流流速剖面等三维效应进行修正,得到了墩顶位移随流速变化的关系。结果表明:上游柱尾流对下游柱的脉动涡激升力有显著增强作用,在3 m/s~6 m/s流速范围内双圆柱桥墩出现了涡激振动。在考虑三维修正后,ζ=0.01工况下墩顶位移数值模拟结果与实测值较为吻合。随着阻尼比ζ的增加,涡振最大振幅变小,锁定区间基本不变。 展开更多
关键词 桥梁工程 双圆柱桥墩 涡激振动 流固耦合 三维效应
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Simulation of Vortex-Induced Vibrations of A Cylinder Using ANSYS CFX 被引量:5
7
作者 Abu Bakar IZHAR Arshad Hussain QURESHI Shahab KHUSHNOOD 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2014年第4期541-556,共16页
In this paper, vortex-induced vibrations of a cylinder are simulated by use of ANSYS CFX simulation code. The cylinder is treated as a rigid body and transverse displacements are obtained by use of a one degree of fre... In this paper, vortex-induced vibrations of a cylinder are simulated by use of ANSYS CFX simulation code. The cylinder is treated as a rigid body and transverse displacements are obtained by use of a one degree of freedom spring damper system. 2-D as well as 3-D analysis is performed using air as the fluid. Reynolds number is varied from 40 to 16000 approx., covering the laminar and turbulent regimes of flow. The experimental results of (Khalak and Williamson, 1997) and other researchers are used for validation purposes. The results obtained are comparable. 展开更多
关键词 vortex-induced vibrations ANSYS CFX flow induced vibrations fluid structure interaction
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Numerical and Physical Investigation on Vortex-Induced Vibrations of Marine Risers 被引量:7
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作者 郭海燕 娄敏 +1 位作者 董晓林 齐晓亮 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2006年第3期373-382,共10页
As a project supported by the National Natural Science Fotmdation of China, a model experiment on the vortex-induced vibration of practical risers transporting tluid in currents was conducted in the Physical Oceanogra... As a project supported by the National Natural Science Fotmdation of China, a model experiment on the vortex-induced vibration of practical risers transporting tluid in currents was conducted in the Physical Oceanography laboratory of ocean University of China in 2005. Because most of the offshore oil fields in China are in shallow water, the experiment was focused on the risers in shallow water. The similarity theory was used in the experiment to derive the experimental model from the practical model. Considering the internal flowing fluid and external marine environment, the dynamic response of the marine riser was measured. Corresponding numerical simulation was performed with the finite element method. Ccnaparisons were made between the results from the experiment and numerical simulation. 展开更多
关键词 marihe riser model test internaiflow vortex-induced vibrations
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超长拉索多模态控制的黏滞阻尼器参数优化研究 被引量:5
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作者 杨超 陈政清 +2 位作者 华旭刚 黄智文 王亚飞 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1124-1132,共9页
苏通大桥500 m级斜拉索的振动响应实测表明:超长拉索可能存在剧烈的高阶涡振,且发生风雨振的模态阶数也远高于传统中、短索。传统的控制斜拉索前若干阶模态的黏滞阻尼器参数优化方案无法满足超长索的高阶模态振动控制要求。为此,对拉索... 苏通大桥500 m级斜拉索的振动响应实测表明:超长拉索可能存在剧烈的高阶涡振,且发生风雨振的模态阶数也远高于传统中、短索。传统的控制斜拉索前若干阶模态的黏滞阻尼器参数优化方案无法满足超长索的高阶模态振动控制要求。为此,对拉索黏滞阻尼器系统高阶模态的附加模态阻尼比及最优阻尼系数进行了推导;再以模态阻尼比为控制指标,研究了适用于控制超长拉索多模态振动的阻尼器参数方案,并与传统前若干阶模态控制方案进行了分析对比。研究表明:相邻的较低阶模态对应的最优阻尼系数之间差别巨大,导致阻尼器按照控制前几阶模态进行参数设计时,控制效果随着模态阶数的提高而急剧下降;而随着模态阶数的提高,相邻模态对应的最优阻尼系数之间差别将减小。若不考虑对第1,2阶模态的控制,从第3阶模态开始考虑(即ζ3≥ζmin)设计阻尼器参数,阻尼器对超长拉索控制的模态范围能够被大幅扩大。 展开更多
关键词 斜拉桥 涡振 风雨振 超长拉索 多模态控制
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O型套环对斜拉索涡激振动影响的试验研究 被引量:2
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作者 孙一飞 刘庆宽 +2 位作者 王仰雪 常幸 邵林媛 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期239-248,共10页
斜拉索的涡激振动起振风速低,发生频繁,可能造成斜拉索的疲劳破坏,因此,斜拉索涡激振动的控制措施研究和设计十分重要。根据斜拉索涡激振动机理,提出O型套环这种气动措施来控制涡激振动,通过风洞试验,比较了标准斜拉索和套环斜拉索的涡... 斜拉索的涡激振动起振风速低,发生频繁,可能造成斜拉索的疲劳破坏,因此,斜拉索涡激振动的控制措施研究和设计十分重要。根据斜拉索涡激振动机理,提出O型套环这种气动措施来控制涡激振动,通过风洞试验,比较了标准斜拉索和套环斜拉索的涡激振动响应,研究了套环几何参数对斜拉索涡激振动的控制效果和影响规律,并初步分析了抑制振动的机理。结果表明:套环可以有效抑制斜拉索涡激振动,不同试验参数套环可将原振幅减小13%~98%;从总体趋势来说,套环宽度和厚度越大、间距越小,套环对斜拉索涡激振动的控制效果越好;安装O型套环之后,斜拉索外形表现出三维几何特征,流场的三维性被加剧,进而卡门涡的规则脱落和涡激振动被减弱。 展开更多
关键词 桥梁与隧道工程 斜拉索 风洞试验 涡激振动 振动控制 O型套环
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悬跨海底电缆涡激振动特性及疲劳损伤分析 被引量:2
11
作者 朱俊杰 陈卫东 +2 位作者 任冰 王永学 王国玉 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期116-127,共12页
悬跨海底电缆作为细长柔性结构,在静力平衡状态下具有一定的垂度,在水流作用下的涡激振动特性与海底管线和海洋立管等结构也有很大的不同,其振动模态受垂跨比影响很大。通过物理模型试验开展了不同垂跨比下悬跨海缆的涡激振动和疲劳损... 悬跨海底电缆作为细长柔性结构,在静力平衡状态下具有一定的垂度,在水流作用下的涡激振动特性与海底管线和海洋立管等结构也有很大的不同,其振动模态受垂跨比影响很大。通过物理模型试验开展了不同垂跨比下悬跨海缆的涡激振动和疲劳损伤特性研究。试验模型按照水弹性相似准则设计,试验中测量了不同流速下海缆模型产生涡激振动时的应变历时数据,采用模态分析法获得了模型涡激振动时的振动模态和振幅。分析了不同流速下海缆模型的振动模态、应变和疲劳损伤的变化和分布特征。试验结果表明:垂跨比显著影响了海缆的涡激振动模态和应变幅值大小。在本试验流速范围内,对一定长度的悬跨海缆模型,当垂跨比较大时,随着流速的增大,模型涡激振动的主响应振动依次出现反对称1阶和对称1阶模态;当垂跨比较小时,模型涡激振动的主响应模态依次出现反对称1阶和对称2阶模态。当涡激振动主响应模态为反对称1阶时,疲劳损伤最大值达到0.1~0.7。 展开更多
关键词 海底电缆 悬跨 涡激振动 模态分析 疲劳损伤
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低雷诺数下四圆柱涡激振动特性研究
12
作者 姚文娟 张旭炎 何涛 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2023年第6期893-906,共14页
该文运用单元型光滑有限元法和分区强耦合算法数值研究了低雷诺数下,四圆柱两自由度涡激振动特性与尾涡脱落模式。来流条件为不可压黏性均匀流动;柱阵采用方形布列,圆心间距s=5,质量比m^(*)=10。为调查折合速度和雷诺数对柱群涡激振动... 该文运用单元型光滑有限元法和分区强耦合算法数值研究了低雷诺数下,四圆柱两自由度涡激振动特性与尾涡脱落模式。来流条件为不可压黏性均匀流动;柱阵采用方形布列,圆心间距s=5,质量比m^(*)=10。为调查折合速度和雷诺数对柱群涡激振动的影响,考虑了两种工况:①工况一,雷诺数Re=100时,折合流速U_(r)=1~14;②工况二,U_(r)=7.3时,Re=40~300。数值研究发现:①在工况一中,上游两圆柱横向振幅及流体力系数均方根值随Ur变化趋势均与单圆柱情形一致;观察到下游两圆柱横向振幅不相等,将其归类为两种情况:其一,上游两圆柱出现横向振幅不相等现象,下游两圆柱横向振幅受前者影响产生差异;其二,下游两圆柱尾涡脱落模式不一致引起横向振幅不同;②在工况二中,上游圆柱振动响应于Re=130时发生转换且响应分支对应不同尾涡脱落模式;响应分支转换后,四圆柱耦合机制发生变化,下游圆柱流向振幅和升力均方根值剧增;同时观察到“2P+2S”尾涡脱落模式,涡对脱落周期随雷诺数增大而减小;特别是Re=140时,下游两圆柱每隔4~5个周期脱落一对涡对;250≤Re≤300时,下游两圆柱后尾迹均形成两排旋涡,仅隔1~2个周期脱落一对涡对。 展开更多
关键词 四圆柱 涡激振动 折合速度 雷诺数效应 流固耦合 光滑有限元法
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A Novel Wake Oscillator Model for Vortex-Induced Vibrations Prediction of A Cylinder Considering the Influence of Reynolds Number 被引量:2
13
作者 GAO Xi-feng XIE Wu-de +2 位作者 XU Wan-hai BAI Yu-chuan ZHU Hai-tao 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2018年第2期132-143,共12页
It is well known that the Reynolds number has a significant effect on the vortex-induced vibrations(VIV) of cylinders. In this paper, a novel in-line(IL) and cross-flow(CF) coupling VIV prediction model for circular c... It is well known that the Reynolds number has a significant effect on the vortex-induced vibrations(VIV) of cylinders. In this paper, a novel in-line(IL) and cross-flow(CF) coupling VIV prediction model for circular cylinders has been proposed, in which the influence of the Reynolds number was comprehensively considered. The Strouhal number linked with the vortex shedding frequency was calculated through a function of the Reynolds number. The coefficient of the mean drag force was fitted as a new piecewise function of the Reynolds number, and its amplification resulted from the CF VIV was also taken into account. The oscillating drag and lift forces were modelled with classical van der Pol wake oscillators and their empirical parameters were determined based on the lock-in boundaries and the peak-amplitude formulas. A new peak-amplitude formula for the IL VIV was developed under the resonance condition with respect to the mass-damping ratio and the Reynolds number. When compared with the results from the experiments and some other prediction models, the present model could give good estimations on the vibration amplitudes and frequencies of the VIV both for elastically-mounted rigid and long flexible cylinders. The present model considering the influence of the Reynolds number could generally provide better results than that neglecting the effect of the Reynolds number. 展开更多
关键词 vortex-induced vibrations Reynolds number wake oscillator model CYLINDER
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Mode Transitions in Vortex-induced Vibrations of a Flexible Pipe near Plane Boundary 被引量:1
14
作者 Xiaochao Li YongxueWang +2 位作者 Guoyu Wang Meirong Jiang Ying Sun 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第3期334-343,共10页
A pipe model with a mass ratio(mass/displaced mass) of 4.30 was tested to investigate the vortex-induced vibrations of submarine pipeline spans near the seabed.The pipe model was designed as a bending stiffness-domi... A pipe model with a mass ratio(mass/displaced mass) of 4.30 was tested to investigate the vortex-induced vibrations of submarine pipeline spans near the seabed.The pipe model was designed as a bending stiffness-dominated beam.The gap ratios(gap to diameter ratio) at the pipe ends were 4.0,6.0,and 8.0.The flow velocity was systematically varied in the 0-16.71 nondimensional velocity range based on the first natural frequency.The mode transition between the first and the second mode as the flow velocity increases was investigated.At various transition flow velocities,the research indicates that the peak frequencies with respect to displacement are not identical along the pipe,nor the frequencies associated with the peak of the amplitude spectra for the first four modes as well.The mode transition is associated with a continuous change in the amplitude,but there's a jump in frequency,and a gradual process along the pipe length. 展开更多
关键词 submarine pipeline span flexible pipe vortex-induced vibrations mode transition
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涡激振动行波动力学特征的数值模拟 被引量:2
15
作者 武晓东 张煜航 +1 位作者 葛斐 洪友士 《动力学与控制学报》 2018年第3期265-271,共7页
采用数值模拟分析了水中大长径比结构物涡激振动行波动力学特征,以及水动力学阻尼和模型初始张力对于行波动力学特征的影响.数值模拟模型采用改进的尾流振子模型,该模型考虑了涡激振动横向运动和顺流向运动之间的耦合,考虑了张力沿模型... 采用数值模拟分析了水中大长径比结构物涡激振动行波动力学特征,以及水动力学阻尼和模型初始张力对于行波动力学特征的影响.数值模拟模型采用改进的尾流振子模型,该模型考虑了涡激振动横向运动和顺流向运动之间的耦合,考虑了张力沿模型长度的变化和流体的耗散.给出了用于评估行波在整个振动波中所占比例的方法,该方法采用行波椭圆来定量表征行波所占的比例,即行波比.数值模拟结果显示,行波比总体上呈现随流速增加的趋势,但在模态阶数变化的临界流速上突然降低.水动力学阻尼显著影响着行波比,阻尼比越大,行波比越大,行波对于整个振动波的贡献就越大.不同张力情况下,行波比突然下降的临界速度不同.初始张力影响模型的固有频率,影响模态阶数发生转变的流速,从而影响了行波比突然下降的临界流速. 展开更多
关键词 涡激振动 数值模拟 行波 行波比 大长径比结构物
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细长圆柱体涡激振动行波动力学特征的实验研究 被引量:1
16
作者 隋国策 段梦兰 武晓东 《动力学与控制学报》 2019年第6期546-552,共7页
通过实验研究给出了细长圆柱体涡激振动行波的动力学特征.实验是在拖曳水池中进行.为了能在拖曳水池宽度有限的情况下出现行波,采用实验模型为0.006m直径、3.31m长度的铝管,模型长径比超过了500.拖车拖动模型以最高1.5m/s的速度在水槽... 通过实验研究给出了细长圆柱体涡激振动行波的动力学特征.实验是在拖曳水池中进行.为了能在拖曳水池宽度有限的情况下出现行波,采用实验模型为0.006m直径、3.31m长度的铝管,模型长径比超过了500.拖车拖动模型以最高1.5m/s的速度在水槽中行进.模型一端采用2.5kg的砝码来提供端部张力.给出了评估行波在整个振动波中所占比例的方法.该方法采用行波圆来拟合模型空间振幅的分布.实验结果显示,在给定的拖车速度范围内,出现了行波振动,并且当拖曳速度达到0.9m/s时,行波现象非常显著.实验结果给出了振动波随拖曳速度变化的规律,得到了行波比随流速的变化规律.实验中观察到了低阶模态下的行波传播,这超出了已有行波判据限定的范围.通过实验数据的观察和理论分析,给出一种新的行波产生方式. 展开更多
关键词 涡激振动 行波 行波比 实验研究 动力学特性
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基于非线性吸能机理的涡激振动减振理论与实验研究
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作者 陆子 何毅翔 +2 位作者 张岚斌 代胡亮 王琳 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3147-3156,共10页
流致振动现象广泛存在于机械、航空、土木和石油等重要工程领域,为防止工程结构因流致振动行为而造成疲劳破坏,有必要对稳定性、动力学响应及其振动控制做深入研究.本文提出了一种由弹簧和质量块构成的非线性吸能器(nonlinear targeted ... 流致振动现象广泛存在于机械、航空、土木和石油等重要工程领域,为防止工程结构因流致振动行为而造成疲劳破坏,有必要对稳定性、动力学响应及其振动控制做深入研究.本文提出了一种由弹簧和质量块构成的非线性吸能器(nonlinear targeted energy transfer, NTET),研究了该非线性吸能器对弹性支承圆柱体涡激振动的被动控制影响机制.基于能量法推导了圆柱体涡激振动非线性被动控制的耦合动力学方程,通过设计非线性弹簧-质量块构型的NTET,进一步开展了涡激振动控制的实验研究,并与理论预测结果进行了较好的对比,获得提升涡激振动控制效果的最佳参数值.研究发现, NTET的质量、弹簧刚度以及弹簧预应力等参数会对涡激振动控制效果产生显著的影响.本文研究结果表明,该耦合系统中圆柱体和NTET均表现出周期性的稳态振动响应, NTET质量的改变会显著影响系统的耦合频率.在无预应力状态下, NTET质量越大、刚度越小时,有更好的减振效果.当弹簧预应力逐渐增大时, NTET的非线性刚度逐渐变弱,会降低涡激振动控制性能.参数分析表明:随着涡激振动控制性能的提升,圆柱体的振幅逐渐较小, NTET的振幅逐渐增大,能量传递效率逐渐提高.研究结果可为工程中涡激振动控制策略的高效设计提供有用的理论支撑和实验数据. 展开更多
关键词 涡激振动 非线性吸能器 非线性振动控制 锁频区域
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基于网格的海洋工程立管优化设计平台研究 被引量:1
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作者 崔振东 吕林 +2 位作者 李召军 王希诚 杨锐荣 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期91-94,共4页
针对网格计算的分布性、异构性等本质特征导致其未能有效地解决海洋工程装备中立管系统的涡激振动所引起的严重灾害问题,提出了层次型海洋工程优化复合网格体系结构,研究了优化设计的任务分解和协同方法,探讨了其协同设计的实现模式.在... 针对网格计算的分布性、异构性等本质特征导致其未能有效地解决海洋工程装备中立管系统的涡激振动所引起的严重灾害问题,提出了层次型海洋工程优化复合网格体系结构,研究了优化设计的任务分解和协同方法,探讨了其协同设计的实现模式.在此基础上,以圆柱迎流方向放置附属物抑制其所受升力为目的,进行优化设计,优化结果表明合理放置附属物能够有效地降低圆柱所受升力.研究结果表明:层次型的网格平台能够为立管系统优化设计提供切实可行的研究环境,并且基于网格协同优化设计是优化立管系统的有效手段. 展开更多
关键词 网格计算 优化 海洋工程 涡激振动 立管
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阶梯流作用下长柔立管涡激振动行波效应研究 被引量:1
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作者 白旭 乐智斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期1421-1430,共10页
基于离散点涡法以及柔性梁理论,建立了三维长柔立管涡激振动耦合计算模型,并对比了相关试验测量结果和数值模拟结果。采用建立的模型对阶梯流作用下长柔立管涡激振动响应特性及行波效应机理进行分析,结果表明:顺流向的振动主频率为横向... 基于离散点涡法以及柔性梁理论,建立了三维长柔立管涡激振动耦合计算模型,并对比了相关试验测量结果和数值模拟结果。采用建立的模型对阶梯流作用下长柔立管涡激振动响应特性及行波效应机理进行分析,结果表明:顺流向的振动主频率为横向的2倍,同时存在幅值较小的3倍振动频率;行波效应主要发生在顺流向,根据识别CC模式和C模式的运动轨迹,在阶梯流作用下的长柔立管行波的传递方向为高流速区域向低流速区域传递。 展开更多
关键词 长柔立管 阶梯流 双自由度 涡激振动 行波效应
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涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析
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作者 洪伟宏 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第10期141-146,共6页
外输系统包括FPSO、外输浮筒、外输管线主要构成部分,在外载荷的推动下,各个构件间存在复杂的耦合作用。由于输管线跨距长,在复杂的海洋环境载荷作用下极易发生涡激振动现象,从而引起管线的疲劳破坏。为研究涡激振动对FPSO外输系统的动... 外输系统包括FPSO、外输浮筒、外输管线主要构成部分,在外载荷的推动下,各个构件间存在复杂的耦合作用。由于输管线跨距长,在复杂的海洋环境载荷作用下极易发生涡激振动现象,从而引起管线的疲劳破坏。为研究涡激振动对FPSO外输系统的动态响应的影响,本文对FPSO及其外输系统进行了一系列的水动力分析,结合考虑浮体/管线的耦合效应和管线涡激振动现象,求解FPSO与外输浮筒的总体运动响应及外输管线的张力、疲劳损伤值,总结管线涡激振动现象对整个FPSO外输系统总体性能的影响。计算结果表明,管线的涡激振动效应对其自身的疲劳寿命起到主导性作用,而对FPSO及外输浮筒的运动响应和系缆张力的影响较小。 展开更多
关键词 涡激振动 FPSO 外输系统 动态响应
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