| 质量比对D形截面柱体流致振动的影响 |
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| 引用本文： | 宋吉宁,李壮,蒋学炼,金瑞佳,刘宇航.质量比对D形截面柱体流致振动的影响[J].力学学报,2024(3):540-549. |
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| 作者姓名： | 宋吉宁 李壮 蒋学炼 金瑞佳 刘宇航 |
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| 作者单位： | 1. 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室;2. 交通运输部天津水运工程科学研究院,港口水工建筑技术国家工程研究中心 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目(51509178,51779172)；;中央基本科研业务费资助项目(TKS20230106)资助； |
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| 摘 要： | 利用涡激振动进行海流能收集的VIVACE装置是新能源领域的研究热点.应用FLUENT软件采用k-ωSST湍流模型和Newmark-β法,通过数值模拟探究了四个质量比(2, 5, 7和10)在迎流角90°下D形截面柱体的流致振动响应,系统分析了D形截面柱体在横流向上的振动幅值、频率、平衡位置偏移量、尾涡脱落模式以及能量转化效率.所模拟的雷诺数范围为288～2880,对应的约化速度为2～20.结果表明,质量比对D形截面柱体流致振动的影响明显,质量比会改变D形截面柱体流致振动的响应分支.质量比越大, D形截面柱体进入驰振对应的约化速度越低;质量比增大, D形截面柱体平衡位置偏移量相对减小.随着约化速度的增大, D形截面柱体出现了涡激振动、涡激振动-驰振及完全驰振等响应分支.在所模拟的范围内, D形截面柱体高能量转化效率出现在涡激振动分支,而不是在驰振分支;在质量比为10且约化速度为4.5时,一级能量转化效率达到最大值44%.相关研究可为VIVACE装置的振子选型提供参考.
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| 关 键 词： | 质量比 D形截面柱体 涡激振动能量俘获装置 数值模拟 流致振动 |
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