圆柱涡激振动数值模拟研究

基于k-ωSST湍流模型研究典型亚临界状态下(Re=3 900)二维圆柱的涡激振动。通过将圆柱简化为不同刚度的质量弹簧系统,并运用CFX的动网格与CEL功能,研究刚度系数对圆柱涡激振动的影响。研究观察到圆柱涡激振动的自限定现象以及旋涡脱落模态的转变过程,并得到圆柱涡激振动特性随刚度变化的规律。     

并列刚性双圆柱流激振动风洞试验研究EI北大核心CSCD

通过风洞试验研究了弹性支撑条件下并列刚性双圆柱的流激振动,试验雷诺数范围Re=3200~36200。圆柱间距比S/D=1.5~4.0,其中S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径。结果表明:随着间距的变化,并列双圆柱的振动幅值呈现涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)和尾流耦合涡激振动(wake-coupled vortex-induced vibration,WCVIV)模式。WCVIV发生在间距比S/D≤3.0时,此时双圆柱之间相互干涉作用较强,双圆柱振动幅值响应呈现不一致性,振动位移之间表现为同相位或反相位耦合特征,圆柱尾流场对称点的涡脱频率也不相同,尾流呈现不对称性。而VIV发生在间距比S/D=3.5~4.0时,此时双圆柱相互独立,其振动幅值和涡脱频率几乎相同,尾流的不对称现象消失,振动位移之间相位差不再近似等于恒定值而是随时间周期性的“划动”。无论发生WCVIV还是VIV,振动频率的主频均锁定于1倍的固有频率。     

地声检测系统涡激振动研究及实验分析

为了研究水流对水底检测系统的影响,从涡激振动的原理及其作用力的表达式出发,建立检测系统圆柱杆件涡激振动的理论模型及振动微分方程,求解非线性振动微分方程,得到涡激振动的频率及振幅表达式。进行实验数据对比,解释舰船地震波场测试数据中异常的振动成分,表明检测系统上的圆柱杆件因受底流扰动形成涡激振动进而激励检测系统,从而使传感器接收到明显的涡激振动信号。针对涡激振动产生原理,提出抑制涡激振动的措施。     

波浪型斜拉索涡激振动实验研究

针对目前改变斜拉索表面形状来抑制斜拉索由风载荷引起的振动所遇到的问题,采用热线风速仪、激光位移器测量和烟线等实验方法,实验研究在Re=6 800~20 480区域内波浪型斜拉索涡致耦合振动及频率"锁定"现象,并引入直斜拉索作为对比。实验表明:在相同的质量比和阻尼比下,波浪型斜拉索λ/D=2和λ/D=6同直斜拉索同样容易被诱导振动,波浪型λ/D=2比波浪型λ/D=6的减震效果要好,和直斜拉索相比,波浪型λ/D=2的诱导振动时最大振幅减小10%,锁定区间变短,主要是由于随着表面凹凸变化倾斜度较大,波浪型斜拉索表面的展向二次涡强度得以增强,一旦诱导振动,将干扰斜拉索的涡旋激励,从而达到减震的目的。     

基于CFX圆柱涡激振动的数值模拟研究

基于k-ω SST湍流模型研究了典型亚临界状态下（Re=3900）二维圆柱的涡激振动。通过将圆柱简化为不同刚度的质量弹簧系统,并运用CFX的动网格与CEL功能,研究了刚度系数对圆柱涡激振动的影响。研究观察到了圆柱涡激振动的“锁定”现象、自限定现象以及漩涡脱落模态从2P到2S的转变过程,并得出了圆柱涡激振动特性随刚度变化的规律。     

基于CFX圆柱涡激振动的数值模拟研究

基于k-ω SST湍流模型研究了典型亚临界状态下（Re=3900）二维圆柱的涡激振动。通过将圆柱简化为不同刚度的质量弹簧系统,并运用CFX的动网格与CEL功能,研究了刚度系数对圆柱涡激振动的影响。研究观察到了圆柱涡激振动的“锁定”现象、自限定现象以及漩涡脱落模态从2P到2S的转变过程,并得出了圆柱涡激振动特性随刚度变化的规律。     

振荡来流下柔性立管涡激振动“分时特性”试验研究

悬链线立管在顶部浮体的带动下,其动力响应会诱发其周围产生相对来流,而这种振荡来流将激励立管悬垂段产生"间歇性"的涡激振动。在海洋工程水池中对不同最大约化速度URmax、KC数组合下的振荡来流作用下的柔性立管进行模型试验研究,利用光纤应变片测量柔性立管模型的涡激振动响应。结合模态分析与小波分析对试验数据进行分析,观察到一种区别于定常来流下的涡激振动响应形式,即具有"振幅调制"及"模态转换"的"分时特性"的涡激振动。最后讨论并总结了最大约化速度URmax以及KC数对涡激振动"分时特性"的影响规律。     

流激格栅孔腔自噪声特性数值计算研究

当水流流经水下航行体表面开孔时会产生随机的压力脉动并辐射噪声,为了研究流激水下航行体表面开孔自噪声特性和近场辐射噪声特性,基于大涡模拟和声学类比相结合的数值计算方法建立了数值预报模型,通过与文献中试验对比辐射噪声的一阶主频和二阶主频,验证了数值计算方法的有效性。基于建立的流激带格栅短开孔浅腔自噪声及辐射噪声预报方法,开展了有无格栅以及两种格栅类型对孔腔内流场特性、格栅处压力脉动声压级、距孔腔中心1 m处辐射噪声和去流段湍流压力脉动波数-频率谱的影响研究。结果分析表明,在该研究工况中无格栅孔腔内自噪声较小,格栅对辐射噪声有明显抑制效果,而倾斜格栅的抑制效果较好。     

内波致剪切流作用下深海立管的涡激振动

内波的波致流为沿水深方向非均匀分布的剪切流,而深海平台立管的自然模态具有低频、密集的特性,这种流场和结构的特点使得深水立管的涡激振动表现出高阶模态、多阶模态参与振动的特点。该文研究了大长径比立管在内波流场作用下的锁频特性,建立了基于模态能量理论的多模态锁频的计算方法,并应用于改进的尾流振子模型进行立管涡激振动响应预测。...     

深腔流激振荡特性研究及能量采集初步分析

针对深腔流激振荡现象的内部声场特性及其流体动能利用方法进行了研究,通过对谐振空腔内部的流场和声场进行数值模拟,探究腔体结构尺寸和流速对内部声振荡响应特性的影响,选用合适的空腔结构安装压电换能器初步实现声电能量转换过程,并进行实验验证。结果表明,当谐振腔开口尺寸H_(R)=30 mm,长度L_(R)=230 mm时,可在相当于高压输气管道的流速范围内获得属于第一水力模态和第一声学模态的稳定声振荡;当气体流速为32.26 m·s^(-1)时,声场压力振幅可达4.62 kPa;选用压电陶瓷厚度hp=1.0 mm的压电片进行实验测试,可得开路电压为1.99 V;实验结果与模型预测结果趋势一致。该方法丰富了环境流体动能的利用方式,且有望在低功耗、远距离、低维护等特殊场合的微型无线电子设备中实现无源供电。     

机车独立式司机室振动试验和仿真分析

机车车辆噪声、振动和不平顺问题对司乘人员的舒适度越来越重要.针对某型干线内燃机车运行过程中出现的司机室振动问题,通过机车负载试验、模态试验分析司机室振动的频谱特性及其与车体振动的关联;建立整车的有限元模型计算结构模态和柴发机组激励产生的谐响应,并分析结构参数摄动对司机室振动特性的影响.结果显示,整车在16.43 Hz存...     

电动振动台随机振动试验有限元仿真

建立并修正了能反映某振动台、夹具以及试件整体动态特性的有限元模型,基于该模型进行了随机振动试验仿真研究,介绍了仿真方法。根据给定的加速度功率谱密度控制曲线,通过频率响应计算和随机响应计算对试件随机振动试验进行了仿真,获得了试件动态响应仿真结果。通过真实试验对仿真结果进行了验证,结果表明仿真控制曲线和试验控制曲线吻合很好,均在控制容差范围内;试件测点仿真结果和真实试验结果功率谱密度曲线比较一致,峰值频率相对误差为0.8%,仿真频段内各测点加速度响应均方根值相对误差在5%以内,自功率谱对应峰值最大相对误差约为22%。     

MT车型换挡杆振动试验研究与仿真分析

针对某MT（Manual Transmission,简称MT）车型加速换挡杆振动问题,基于客观测试,首先按照振动源→振动传递路径→响应端表现的分析方法,对整个振动传递路径展开研究。然后考虑该MT车型换挡杆振动的传递路径,运用HyperMesh、Nastran 等软件对振动源（变速器换挡机构）、响应端（换挡杆）进行NVH分析,确认其中变速器换挡机构为振动源,换挡杆为响应端,最后对振动传递路径（换挡拉索）进行隔振试验验证。研究发现,换挡杆振动受到变速器换挡机构弹性体模态大小、换挡拉索隔振优劣的影响显著,研究所提出的振动源、振动传递路径的优化策略为相关项目的NVH（Noise,Vibration and Harshness）性能开发奠定了基础。     

振动信号测试与分析

针对振动信号检测困难的问题,分析了目前振动信号检测的几种方法,阐述了压电传感器测试振动信号的基本原理与优势;设计了基于AVR单片机的振动信号检测系统,包含相应的压电传感器前置放大电路,电压放大器和通信电路等外围电路,实现了振动信号的精确检测。试验验证了该系统的有效性并且具有成本低、体积小、可靠性高等优点。     

汽车电器系统振动模拟试验寿命研究

为研究某汽车电器系统振动寿命,采用一种与用户相关的汽车试验场试验新规范开展试验场道路试验,利用加速度传感器法,采集试验场道路谱.对采集的道路谱作强化处理,根据处理后的数据进行汽车电器系统振动模拟试验,并运用图估计法分析模拟试验结果,建立此车型电器系统振动模拟试验寿命曲线图.结果表明,利用寿命曲线图计算汽车电器系统寿命里程,能大大缩短试验周期,具有一定的运用价值.     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路的仿真和测试

扩展相互作用速调管由多个重入式多间隙耦合腔构成,毫米波段高功率微波源的需求推动了Ka波段扩展互作用速调管的研制.本文采用基于微波网络理论的多间隙耦合腔输出回路间隙阻抗冷测方法,对Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路进行冷参数测试,得到该回路的间隙阻抗频率特性曲线与群时延曲线.并将冷测结果与三维电磁场软件仿真结果进行对比,分析了两者产生异同点的原因.从阻抗频率特性的测量结果可观察到该输出回路的相对“冷”带宽达到4.3％,满足设计要求.     

岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应

为分析岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应,采用数值模拟方法,分析炸药耦合程度和岩体等级对岩体中空腔内爆炸振速解耦的影响规律。结果表明:岩体中振速随炸药耦合程度的降低而减小。数值模拟得到:I级岩体中空腔比例半径为1.0 m/kg^1/3时,岩体中各测点峰值振速与填实爆炸峰值振速之比的平均值为0.112;I级到IV级岩体对应的爆炸振速衰减指数逐渐增大,代表振速衰减变快;坚硬完整的岩体对爆炸振速的解耦效果较好,I级到IV级岩体对应的解耦系数中的指数分别为0.259、0.258、0.246、0.219。可为城市地下空间内偶然性爆炸效应分析和城市地下工程结构的隔振设计提供参考。     

WB法分析声腔的中频响应

分析振动-声的数值方法主要是基于单元的方法，如有限元和边界元。由于计算效率低，基于单元的方法在实际中约束在低频段。近年来，基于间接Trefftz法的WB（Wave Based）法得到了发展。与基于单元的方法相比，结构和声域都不再需要划分成更小的单元以及在每个单元内采用简单、近似的形函数来求解动力学方程，而是整个域内的压力场由精确满足动力学方程齐次部分的波函数和满足动力学非齐次方程的特解函数组成。波函数的常数系数通过加权余量或者最小二乘法得到。基于二维的例子讨论了这种方法的收敛特性并与有限元结果进行了比较。结果表明WB法比有限元法计算效率更高以及更好的收敛特性。