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圆柱绕流场行波壁主动流动控制的数值模拟研究
| 论文题名： | 圆柱绕流场行波壁主动流动控制的数值模拟研究 |
| 关键词： | 斜拉索桥;圆柱绕流场;行波壁;主动流动控制;数值模拟;风致振动 |
| 摘要： | 斜拉索作为桥梁中对风致振动敏感的构件,长期的涡激振动会造成疲劳寿命的下降和使用舒适性的降低。斜拉索风致振动是由于尾流非定常旋涡脱落引起的,因此研究圆柱绕流场及其控制方法具有重要意义。本文结合数值模拟与理论分析,采用行波壁主动流动控制方法,对圆柱非定常绕流场进行控制研究。 首先采用Ansys Fluent软件建立二维圆柱绕流及其行波壁控制的数值模拟模型,并对该数值模拟模型进行验证;并通过动网格实现行波壁的运动。 然后分析行波壁的波速和振幅对流动控制效果的影响,当行波波速与来流速度之比达到1.0后,原有的涡旋脱落被抑制,行波的频率锁定原涡脱频率。当行波的振幅与波长之比低于0.025后,行波壁控制效果减弱。进一步采用行波壁对圆柱涡激振动进行控制研究,分析行波壁对圆柱涡激振动的控制效果和机理。 最后,本文基于N-S方程,建立行波壁边界层的简化方程,得到行波扰动速度的解,在一定程度上量化前人提出的行波“流体滚动轴承”的概念,分析扰动速度对涡的影响,解释行波壁流动控制方法的内在机理。 |
| 作者： | 吴清宇 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 陈文礼 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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