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基于流固耦合的水翼涡振和颤振研究
| 论文题名： | 基于流固耦合的水翼涡振和颤振研究 |
| 关键词： | 船舶水翼;涡振特性;颤振特性;流固耦合 |
| 摘要： | 水翼是船舶上的一种重要结构，主要起到调整航向的作用。水翼在水中发挥作用，由于水的密度大、粘度高，船舶在高速行驶时水翼附近流场会产生大量紊流，对水翼表面产生非定常激励从而导致水翼振动。水翼的流致振动是比较典型的流固耦合问题，涉及到流体力学和固体力学的学科交叉，现阶段的相关研究仍十分困难。水翼的流致振动中有两种较为特殊的振动受到研究者的关注：水翼在较低流速下会产生涡振，涡是流体流经结构表面后产生的局部低压区，会对水翼产生激励从而导致结构的振动；而在较高流速下，水翼容易发生颤振，颤振是由于结构阻尼无法消耗流场输入的能量，结构的能量越来越大而产生的失稳现象。 本文首先应用计算流体力学软件对水翼的涡振现象展开研究，计算得到了刚性水翼的泄涡频率，并比较分析了不同形态水翼泄涡频率的不同；结合刚性水翼的泄涡频率，对弹性水翼的涡振特性展开了研究，并对水翼在不同攻角、不同随边等情况下的涡振特性进行了对比分析。然后对于水翼的颤振现象，目前水翼的颤振研究大多借鉴空气动力学领域的相关理论，本文引入了空气动力学领域已经应用成熟的Scanlan颤振导数理论，应用强迫振动信号时域识别法来识别颤振导数，并成功求解水翼的临界颤振状态，证明Scanlan颤振导数理论在水动力学领域也是适用的，为水翼的颤振预测和研究开拓了新思路。最后对于三维水翼的流致振动，基于ANSYS workbench平台，分别使用单、双向流固耦合的方法进行计算、分析，获得了三维水翼的受力特性及一般振动规律。 |
| 作者： | 刘新月 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 洪亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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