高雷诺数时弹性圆柱在浪流联合作用下的升力和阻力

本文在0.5×10~5≤Re≤5.47×10~5,波高(H)为15,20,25,30,40cm(相应的波浪周期Tw为1.28,1.47,1.65,1.8和2.1s)的范围中实验研究了弹性圆柱的流体载荷.通过测试圆柱表面压力,得到了稳态阻力系数、脉动升力和阻力系数,以及升力谱表达式.结果表明:圆柱振动对流体载荷有不容忽视的影响,在高雷诺数时,当波浪遭遇频率与旋涡发放带接近时,圆柱的升力谱将发生变化.     

高阻尼高雷诺数下串列双圆柱尾流激振数值研究

流激振动水流动能转换装置多柱体阵列涉及复杂的尾流激振问题,其运行时柱体振动具有高阻尼、高雷诺数特征.基于雷诺平均Navier-Stokes方程,结合SST k-ω湍流模型和任意拉格朗日-欧拉流固耦合动网格控制方法建立串列双圆柱尾流激振数值模型,重点考察小间距比(两圆柱中心距离与圆柱外径之比)、高阻尼、高雷诺数条件下串列双圆柱的尾流激振特性.计算时间距比分别为1.5、2、3、4、20,振动圆柱阻尼比为0.12,雷诺数范围为17 000～98 000.结果表明,不同间距条件下下游圆柱振动表现为驰振、分离的涡激振动-驰振、涡激振动等不同的振动特性,振动特性的不同与上游圆柱后面的尾流形态及其剪切层重附于下游圆柱的方式密切相关,间距比为1.5、2时上游圆柱分离出来的剪切层交互式地重附于下游圆柱,使下游圆柱振动表现为驰振;间距比为3、4时下游圆柱振动表现为分离的涡激振动-驰振振动形式,此振动形式的出现与恒定式的剪切层重附方式或剪切层未发生卷曲有关.     

高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双弹性圆柱具有屏蔽流的特征,涡脱落频率比刚性圆柱的大,其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比;流体从并列双弹性圆柱分离的涡是对称的,与并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小,但由于流体诱导振动造成的脉动力系数较大,故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响.研究结果为亚临界雷诺数范围内热交换器管束的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法.     

涡方法数值模拟高雷诺数圆柱绕流

圆柱绕流问题是二维物体粘性绕流的基本问题.二维N-S方程的各种差分求解格式往往难以用来实际计算高雷诺数流动问题。80年代中期以来,Stansby等发展了70年代初Chorin提出的随机点涡法,用网格涡方法计算点涡的对流速度,大大减小了计算量,笔者采用Stansby等发展了的随机点涡法,对雷诺数2000的圆柱绕流进行了数值模拟。     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态,计算了双圆柱在并列,级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况,计算结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数与阻力系数无与实验结果相符。     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态．计算了双圆柱在并列、级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况．计算结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数与阻力系数均与实验结果相符．     

横流中圆柱结构的响应模型与激振力识别

本文将模态分析法引入到流体诱发振动问题的研究中,给出了横流中圆柱结构的响应模型。讨论并识别了横流施于单圆柱结构的激振力,取得了理论与试验一致的结果。     

单相流作用下圆柱结构振动响应特性研究

圆柱结构在单相流作用下的振动响应特性对于管道流致振动的分析与控制有重要的工程实践意义.以质量比为3.94的直圆柱管和弯圆柱管结构为研究对象,在水流流速为0.45～2.5 m/s范围内测试两种圆柱管结构在不同来流速度下的横流向、顺流向振动响应,分析两种圆柱管结构在单相流作用下的振动特性异同.研究表明,在湍流抖振阶段,直圆柱管与弯圆柱管振动幅值差异较小;在漩涡脱落阶段,两种圆柱管结构的横流向振幅出现"初始分支"且漩涡脱落对直圆柱管的作用更加明显.当雷诺数为7500～42 000时,直圆柱管和弯圆柱管结构的漩涡脱落频率均随流速增大而增大,且在相同流速条件下直圆柱管漩涡脱落频率较低;直圆柱管和弯圆柱管在横流向未出现"锁频现象",而顺流向的振动频率"锁定"在固有频率附近,且直圆柱管出现该现象的流速范围较小.     

低雷诺数下方柱和圆柱涡致振动的数值分析

通过数值求解二维不可压粘性流体的N-S方程,研究了方柱和圆柱在低雷诺数（Re＝90～130）下的涡致振动．柱体振动对流体的影响用动网格法模拟,N-S方程采用时步分裂技术先求出中间速度场,再用多重网格法求解泊松方程得到压力场,最后根据压力场对中间速度场进行修正．柱体的振动方程用Newmark-β法求解．通过计算柱体和流体的相互作用,成功地捕捉到了“锁定”和“拍”现象．计算结果与实验结果相当吻合,并和已有的用任意拉格朗日-欧拉公式有限元法计算的结果进行了比较．     

水下爆炸圆柱壳塑性动态响应实验及数值计算

采用实验与数值模拟相结合的方法,对圆柱壳结构在水中受到柱形TNT炸药产生的冲击载荷作用下的动力响应过程进行研究.对不同装药量、爆炸距离和爆炸角度的影响分别进行了实验,利用大型有限元软件MSC.DYTRAN,对流场边界采用流-同耦合的处理方法进行计算,并将计算结果与实验数据进行对比,结果表明,计算结果与实验结果具有较好的一致性.证明了在有限区域内采用MSC.DYTRAN有限元软件中的流-固耦合方法进行水下爆炸的数值计算是可行的.     

圆柱壳受轴向冲击作用时的塑性动态屈曲研究

针对引信中支筒抗力零件受冲击的问题,对圆柱壳受轴向冲击作用时的塑性动态屈曲特性进行了研究。并将理论分析结果与试验结果进行了比较。     

环向加筋圆柱壳轴向不均匀冲击响应

对轴向不均匀冲击载荷下环向加筋圆柱壳的动力响应进行了研究,在考虑了壳体及加筋肋骨骨的剪切变形和转动惯性的情况下,运用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理推导出壳体－肋骨系统的运动方程,并且采用一种半解析有限差分法进行求解,着重探讨了加筋肋骨对环向加筋圆柱壳动力响应的影响。     

厚圆柱壳的非轴对称强迫振动

对厚圆柱壳的非轴对称强迫振动进行了分析，其中除了包含通常的薄膜和弯曲效应外，还反映了转动惯性、横向剪切变形和横向挤压的影响，文中给出了简谐振动的数值结果，并对由经典理论和改进理论所预示的结果进行了比较     

浸在可压缩流体中多层圆柱壳的自由振动

研究了无旋、无粘、可压缩流体中多层圆柱壳的自由振动问题。壳体的运动方程考虑了流体动压力的作用，流场用波动方程描述，通过采用合适的位移函数和速度势函数，使耦合问题的基本方程得到简化并进行数值求解，求得了几种不同参数的多层圆柱壳在流体中的频率特性。     

绕横向振圆柱分离流动的数值研究

本文用由作者提出并发展的一种基于区域分解思想，综合了解Ｎ－Ｓ方程的有限差分法及涡法各自优点的新数值方法，研究发均匀流绕横向振动圆柱的分离流动，考察了圆柱振动对涡旋脱落、升力、阻力等的影响，成功地模拟了“锁定”这一重要的液固相互作用的非线性现象。计算结果与国外实验结果和其他计算结果符合较好。     

环肋圆柱壳应力计算中某些问题的研究

本文从理论上阐明了通常都是γ<1的力学意义,并说明在某些特殊情况下γ可以大于1的力学意义,模型实验证明了γ>1的情况确实存在,具体求得了γ不同时的五种弯曲微分方程的通解和积分常数。通过了计算机系列计算,分析了γ值对应力与挠度的影响。并由此建议潜艇建成后,如要在船台上进行内水压试验,应适当加大试验压力值。     

圆柱壳在热载荷作用下的非线性振动

在考虑温度对圆柱壳材料性能影响的基础上,采用伽辽金原理及改进的Ｌ－Ｐ法研究了圆柱壳在热载荷作用下的非线性振动,并讨论分析了温度,长径比,厚径比对圆柱壳固有热振动频率的影响。