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薄板振动引起的流体流动的数值研究和相关水动力的评估。 (英语) Zbl 1419.76132号

小结:本文研究粘性不可压缩流体中薄板的谐波振动问题。研究了平板振荡引起的二维流动及其对平板的水动力影响。流体运动由非定常Navier-Stokes方程描述,并基于有限体积法进行数值求解。对不同厚度和边缘形状的板,在振荡过程的大范围控制参数(无量纲频率和振幅)下进行了模拟。首次在一个模型的框架内描述了早期实验研究中发现的所有二维流型。沿对称流型稳定边界出现的两个新流型被局部化。建立了频率-振幅平面上的流型图。通过对平板上流动的流体动力影响的分析,我们可以建立与平板形状对阻力和惯性力的影响相关的新效应。由于这些影响,在相同的振荡参数下,水动力值可能相差90%。工作中获得的水动力的上下估计值与文献中的实验数据吻合良好。

MSC公司:

76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
76D17号 粘性涡流

软件:

开放式泡沫
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全文: 内政部

参考文献:

[1] An,H.,Cheng,L.&Zhao,M.2009振荡流中围绕圆柱的稳定流动。海洋工程36(14),1089-1097。
[2] An,H.,Cheng,L.&Zhao,M.2011低Keulegan-Carpenter数下圆柱绕流振荡的直接数值模拟。《流体力学杂志》666,77-103·Zbl 1225.76141号
[3] An,H.,Cheng,L.&Zhao,M.2015圆柱振荡流的二维和三维模拟。海洋工程109270-286。
[4] Aureli,M.和Porfiri,M.2010粘性流体中悬臂的低频和大振幅振荡。申请。物理学。Lett.96(16),164102。
[5] Aureli,M.,Porfiri,M.&Basaran,M.E.2012粘性流体中锐边梁的非线性有限振幅振动。J.Sound Vib.331(7),1624-1654年。
[6] Aureli,M.,Prince,C.,Porfiri,M.&Peterson,S.D.2010流体环境中离子聚合物金属复合材料的碱激发能量收集。聪明的母亲。结构19(1),015003。
[7] Bearman,P.W.1971《垂直于湍流的平板上的力的研究》。《流体力学杂志》46(01),177-198。
[8] Bearman,P.W.、Downie,M.J.、Graham,J.M.R.和Obasaju,E.D.1985低Keulegan-Carpenter数粘性振荡流中圆柱上的力。《流体力学杂志》154(1),337-356·Zbl 0586.76051号
[9] Bearman,P.W.,Graham,J.M.R.和Singh,S.1979谐波振荡流中圆柱体上的力。程序中。圆柱上的波浪诱导力力学,第437-449页。皮特曼高级出版计划。
[10] Bearman,P.W.&Obasaju,E.D.1982固定和摆动方形圆柱上压力波动的实验研究。《流体力学杂志》119(1),297-321。
[11] Bidkar,R.A.、Kimber,M.、Raman,A.、Bajaj,A.K.和Garimella,S.V.2009低Keulegan-Carpenter数振动的锐边柔性梁的非线性空气动力学阻尼。《流体力学杂志》634,269-289·Zbl 1183.74055号
[12] Brooks,A.N.&Hughes,T.J.R.1982对流主导流动的迎风流/Petrov-Galerkin公式,特别强调不可压缩Navier-Stokes方程。计算。方法。申请。机械。工程32(1),199-259·Zbl 0497.76041号
[13] Buzhinskii,V.A.1998a带挡板的储罐中晃动的涡流阻尼。Z.安圭。数学。机械。J.应用。数学。机械部分62(2),217-224·Zbl 1050.76518号
[14] Buzhinskii,V.A.1998b储罐内液体的振动,涉及具有锋利边缘的结构部件。多克。《物理学》43(11),697-699。
[15] De Rosis,A.&Lévéque,E.2015静态粘性流体中薄薄板的谐波振动:格子Boltzmann方法框架内的数值研究。计算。结构157、209-217。
[16] Dutsch,H.,Durst,F.,Becker,S.&Lienhart,H.1998低雷诺数下绕摆动圆柱的低凯伦卡彭特数流动。《流体力学杂志》360,249-271·Zbl 0922.76024号
[17] Egorov,A.G.,Kamalutdinov,A.M.&Nuriev,A.N.2018根据铝试样阻尼弯曲振动的研究评估作用在摆动悬臂梁上的空气动力。J.Sound Vib.421,334-347。
[18] Egorov,A.G.,Kamalutdinov,A.M.,Nuriev,A.N.&Paimushin,V.N.2014基于试样阻尼弯曲振动研究确定阻尼参数的理论-实验方法2。阻尼的空气动力学组件。机械。作曲。马特50(3),267-278。
[19] Egorov,A.G.、Kamalutdinov,A.M.、Nuriev,A.N.和Paimushin,V.N.2017粘性流体中板振动阻尼的实验测定。多克。物理62(5),257-261。
[20] Elston,J.R.,Blackburn,H.M.和Sheridan,J.2006振荡圆柱体产生的流动的一次和二次不稳定性。《流体力学杂志》550、359-389·Zbl 1222.76052号
[21] Erturk,A.&Inman,D.J.2011压电能量采集。威利。
[22] Ferziger,J.H.和Peric,M.2002流体动力学计算方法。斯普林格·Zbl 0998.76001号
[23] Graham,J.M.R.1980低Keulegan-Carpenter数下振荡流中锋利圆柱体上的力。《流体力学杂志》97(02),331-346。
[24] Greenshields,C.2018 OpenFOAM用户指南:CFD direct,OpenFOAM架构师。
[25] Guoqiang,T.、Liang,C.、Lin,L.、Yunfei,T.,Ming,Z.和Hongwei,A.2018振荡边界层对管道水动力的影响。海岸。工程140,114-123。
[26] Honji,H.1981摆动圆柱周围的流。《流体力学杂志》107509-520。
[27] Issa,R.I.1986用算子分裂法求解隐式离散流体流动方程。J.计算。《物理学》62(1),40-65·Zbl 0619.76024号
[28] Jasak,H.1996有限体积法的误差分析和估计及其在流体流动中的应用。帝国理工医学院博士论文。
[29] Justesen,P.1991A圆柱周围振荡流的数值研究。《流体力学杂志》222157-196·Zbl 0717.76082号
[30] Kanwal,R.1955粘性流体中椭圆柱和平板的振动。Z.安圭。数学。机械。J.应用。数学。机械35,17-22·Zbl 0064.20903号
[31] Keulegan,G.H.和Carpenter,L.H.1958振荡流体中作用在圆柱和平板上的力。《国家研究杂志》。支架60(5),423-440。
[32] Kopman,V.&Porfiri,M.2013微型机器鱼的设计、建模和表征,用于仿生学和生物灵感的研究和教育。IEEE/ASME标准。机电一体化18(2),471-483。
[33] Morison,J.R.,Johnson,J.W.&Schaaf,S.A.1950面波对桩施加的力。J.汽油。技术2(5),149-154。
[34] Nehari,D.,Armenio,V.&Ballio,F.2004低Keulegan-Carpenter数和𝛽数下绕圆柱单向振荡流的三维分析。《流体力学杂志》520157-186·Zbl 1065.76042号
[35] Nuriev,A.N.、Egorov,A.G.和Zaitseva,O.N.2018摆动圆柱周围二次流的数值分析。J.应用。机械。《技术物理》59(3),451-459。
[36] Paimushin,V.N.、Firsov,V.A.、Gyunal,I.、Egorov,A.G.和Kayumov,R.A.2014基于对试样阻尼弯曲振动的研究来确定阻尼参数的理论-实验方法。3.内部阻尼特性的识别。机械。作曲。马特50(5),633-646。
[37] Paimushin,V.N.、Firsov,V.A.和Shishkin,V.M.2017考虑材料内部摩擦和外部空气动力阻尼,对碳纤维增强板在共振振动下的动态响应进行建模。机械。作曲。材料53(4),425-440。
[38] Patankar,S.V.&Spalding,D.B.1972A三维抛物线流中热量、质量和动量传递的计算程序。《国际热质传递杂志》15(10),1787-1806·Zbl 0246.76080号
[39] Phan,C.N.,Aureli,M.&Porfiri,M.2013粘性流体中矩形截面悬臂的有限振幅振动。《流体结构杂志》40,52-69。
[40] 赖利,N.2001稳定流媒体。每年。流体力学修订版33,43-65·兹伯利0988.76031
[41] Sarpkaya,T.2002圆柱上方正弦流稳定性的实验。《流体力学杂志》457,157-180·Zbl 0993.76504号
[42] Shrestha,B.、Ahsan,S.N.和Aureli,M.2018粘性流体中振荡板的实验研究:流动物理和水动力的定性和定量分析。物理学。流体30(1),013102。
[43] Singh,S.1979振荡流中物体所受的力。伦敦大学博士论文。
[44] Spalding,D.B.192A涉及一阶和二阶导数的微分表达式的新型有限差分公式。国际期刊数字。方法。工程4(4),551-559。
[45] Suthon,P.&Dalton,C.2011正弦振荡流中圆柱近尾迹结构的Streakline可视化。《流体结构杂志》27(7),885-902。
[46] Tafuni,A.&Sahin,I.2015粘性流体中经历大谐波振荡的薄板的非线性流体动力学。《流体结构杂志》52、101-117。
[47] Tao,L.&Thiagarajan,K.2003a振荡锐边的低KC流态。一、漩涡脱落观测。申请。《海洋研究》25(1),21-35。
[48] Tao,L.&Thiagarajan,K.2003b振荡锐边的低KC流态。二、。水动力。申请。《海洋研究》25(2),53-62。
[49] Tatsuno,M.1981圆柱进行非谐振荡引起的二次流。《物理学杂志》。Soc.Japan日本50,330-337。
[50] Tatsuno,M.&Bearman,P.W.1990低Keulegan-Carpenter数和低stokes数下振荡圆柱周围流动的可视化研究。《流体力学杂志》211157-182。
[51] Tuck,E.O.1969粘性流体中圆柱体微小运动引起的非定常流动的计算。J.工程数学3(1),29-44·兹伯利0169.28301
[52] Wang,C.-Y.1968关于高频振荡粘性流。《流体力学杂志》32(1),55-68·Zbl 0155.55201号
[53] Zhao,M.,Cheng,L.,Teng,B.&Dong,G.2007稳定洋流中不同直径双圆柱上的水动力。《流体结构杂志》23(1),59-83。
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