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有限展长柔性体与流体相互作用的实验研究

作　者: 鲍春雨
导　师: 陆夕云；尹协振
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 流体力学
关键词: 柔性体流固耦合风洞减阻实验研究
分类号: O359
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

柔性体与流体相互作用是一个典型的流固耦合问题,在基础研究和工程应用中有着重要意义。本文通过风洞实验对柔性体在均匀来流中失稳、受力及与钝体相互干扰的问题进行了系统的研究,主要工作和研究成果如下:(1)研究了有限展长柔性体在均匀来流中失稳摆动的问题。研究表明三维效应对于第一失稳临界速度的影响要远大于第二临界速度。对着来流速度的增加柔性体的失稳摆动大致可以分别三种振动模态。(2)研究了有限展长柔性体在均匀来流中的受力。研究表明对于柔性体的受力随着来流速度和展宽比的增加而增大。通过对力信号的分析发现了长旗子和短旗子在信号频率上的差异,对于短旗子力信号单频占优,对于长旗子力信号多频占优。(3)研究了旗子与圆柱体前后串行放置的相互干扰问题。研究表明圆柱在旗子后方,对旗子有一个明显的减阻影响。旗子与圆柱距离为零时减阻效果最明显,随着距离的增加减阻效果越来越弱。通过与不加圆柱的旗子的受力信号进行对比,发现信号主频率越低减阻效果越明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
插图目录  8-10
表格目录  10-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景和意义  11-13
    1.1.1 仿生学的意义  11
    1.1.2 研究问题的本质  11-13
  1.2 研究现状  13-18
    1.2.1 生物材质柔性体的研究现状  13-14
    1.2.2 非生物材质柔性体的研究现状  14-18
  1.3 本文研究内容  18-19
  1.4 本文结构安排  19-21
第二章实验装置及实验参数测量  21-31
  2.1 低速风洞  21-23
    2.1.1 直流式风洞  21-22
    2.1.2 回流式风洞  22
    2.1.3 两种风洞的比较  22-23
  2.2 低速风洞实验数据质量及主要误差  23-24
    2.2.1 实验数据质量控制  23-24
    2.2.2 误差来源  24
  2.3 数据采集与处理  24-27
    2.3.1 风速测量  24-25
    2.3.2 高速摄影  25
    2.3.3 风洞天平及数据采集  25-27
  2.4 物性测量  27-28
  2.5 其他装置  28-29
  2.6 本章小结  29-31
第三章有限展长柔性体在均匀来流中失稳摆动  31-45
  3.1 概述  31-32
  3.2 理论模型  32-35
  3.3 实验方法  35-36
  3.4 结果讨论  36-42
    3.4.1 临界速度  37-39
    3.4.2 不同高宽比旗子振动振幅随来流变化  39
    3.4.3 不同高宽比旗子振动频率随来流变化  39-40
    3.4.4 模态分析  40-42
  3.5 本章小结  42-45
第四章有限展长柔性体在均匀来流摆动的升阻力特性  45-65
  4.1 概述  45
  4.2 理论模型  45-49
  4.3 实验方法  49
  4.4 结果讨论  49-63
    4.4.1 旗子失稳摆动后的频率特性  49-60
    4.4.2 来流速度与旗子受力的关系  60-61
    4.4.3 不同高宽比对旗子受力的影响  61-62
    4.4.4 振动模态与受力关系  62-63
  4.5 本章小结  63-65
第五章有限展长柔性体与圆柱体相互作用  65-73
  5.1 概述  65-66
  5.2 实验方法  66
  5.3 结果讨论  66-70
    5.3.1 改变圆柱在旗子后的距离对旗子受力的影响  66-67
    5.3.2 频率特征  67-70
  5.4 本章小结  70-73
第六章工作总结和研究展望  73-77
  6.1 工作总结  73-74
  6.2 主要创新点  74-75
  6.3 研究展望  75-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间的研究成果  81-83
致谢  83

有限展长柔性体与流体相互作用的实验研究

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