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均匀流中近壁面垂直流向振荡圆柱水动力特性研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.3.3
  • 页码:329-338
  • 分类:O351[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学,海洋工程国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号: 51009088, 51279101)资助的课题.
  • 相关项目:实尺度雷诺数下裸露及带有抑制装置的立管涡激振动预报方法研究
中文摘要:

对均匀来流下靠近壁面处在垂直流向做强迫振荡运动的光滑圆柱的水动力特性进行了试验研究. 试验在拖曳水池中进行, 雷诺数为2× 105, 通过采集顺流向和垂直流向的力, 得到了阻力系数、升力系数、相位角等与间隙比、振荡频率和振幅之间的关系. 通过研究得到如下结论: 1)振荡圆柱的平均阻力系数在近壁面处随间隙比的减小而骤降; 2)振荡圆柱泄涡受到完全抑制的临界间隙比要小于静止圆柱; 3)近壁面的存在对振荡圆柱的能量传递有着重要的影响, 自由边界圆柱强迫振荡所得到的水动力系数不能用来预报海底管道的涡激振动; 4)对于振荡圆柱, 附加质量系数只有在一定的频率范围内才是定值, 且在低频率区域其绝对值随间隙比减小而增大; 5)圆柱在进行强迫振荡时, 其平均阻力系数、振荡阻力系数和振荡升力系数均随无因次振幅的增加而增大.

英文摘要:

Hydrodynamic characteristics of a near-wall circular cylinder oscillating in direction perpendicular to steady current are experimentally investigated at a Reynolds number of 2× 105. Forces in both in-line and cross-flow are measured by the three-dimensional force transducers. The effects of gap ratio, oscillating frequency and amplitude on the hydrodynamic charactersistic of the cylinder are studied. Experimental results indicate that 1) mean drag reduces rapidly when the gap ratio decreases from 0.7 to 0.3; 2) for an oscillating cylinder, the critical gap ratio of vortex shedding suppression is smaller than that for a still cylinder; 3) the existence of near-wall influences the energy transfer between the structure and fluid significantly, which means that hydrodynamic coefficient based on free-wall cylinder may not be suitble for predicting vortex induced vibration of pipelines; 4) for an oscillating cylinder, added mass is not a constant except for in a certain range of oscillating frequency, and the absolute value increases with the decrease of gap ratio in low frequency range; 5) mean drag coefficient, oscillating drag coefficient and oscillating lift coefficient all increase with oscillating amplitude increasing.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876