T型截面振子流致振动特性试验研究

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流致振动广泛存在于海洋工程、航空工程、高耸和大跨桥梁结构等工程领域中,并且经常导致海上作业平台、桥梁、高耸烟囱等建筑物破坏。故工程界对流致振动的研究往往是抑制其发生。但随着研究的深入,研究者发现流致振动可以作为一种能量转换方式来加以利用,并且随着新型清洁能源的开发利用,流致振动逐渐应用在洋流能的开发利用上,而流致振动的特性又与振子的截面形式具有紧密的联系,故本文主要的研究目的是对T型振子流致振动的试验研究。主要的研究内容和成果如下:1.本文进行了多组T型振子流致振动试验,并分析对比了其与圆柱振子和正三棱柱振子流致振动特性与规律:T型振子与正三棱柱振子振动特性具有很高的相似性,均表现出有别于传统圆柱振子的“非自限制”的流致振动,随流速持续增大,振动逐渐发展为驰振。T型振子最大响应振幅比A*=2.52,超过了现有圆柱涡激振动试验结果下的最大振幅比A*=1.90;T型振子的流致振动具有大振幅、频率稳定及“非自限制”的特点,适用于较高流速条件下的能量汲取。2.利用自循环水槽进行了不同阻尼下T型振子的流致振动试验,并分析了在不同系统阻尼下T型振子的流致振动的振动特性及规律:加大阻尼会减弱T型截面的振动强度,本文试验条件下,当阻尼比ζ<0.197时,振子可以实现涡振向驰振的自激性转化,但当阻尼比ζ≥0.197时,则不能实现涡振向驰振的自激性转化,仅表现出“自限制性”的涡激振动现象。3.进行了不同特征高宽比下T型振子流致振动试验研究,并分析了T型振子的特征高宽比对振子的流致振动的影响:T型振子的特征高宽比与其响应振幅比及响应频率比均成反比例关系,即振子稳定振动状态下(驰振)减小T型振子的特征高宽比可以提高振子的振幅和频率,有利于流致振动发电装置的发电效率的提高。论文研究成果为T型振子的流致振动特性规律的研究、系统阻尼和特征高宽比对T型振子流致振动的影响,对于改善流致振动发电装置的振子截面优化研究提供了新的思路。
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