不等直徑串列雙圓柱次諧波鎖定現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、圓柱繞流是一個(gè)研究了百年的典型的流體力學(xué)問(wèn)題，并且廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中，如深水海底線纜、橋墩、輸電線路和工廠煙囪等。流體以一定的速度流過(guò)圓柱時(shí)，會(huì)在圓柱后面產(chǎn)生交替的漩渦脫落。當(dāng)漩渦脫落頻率與圓柱的振動(dòng)頻率一致時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致柱體發(fā)生共振并受到損壞。串列雙圓柱是圓柱繞流中基本的形式之一，由于圓柱間的相互作用，其流動(dòng)特性與獨(dú)立的圓柱情形有著很大的不同，這類問(wèn)題對(duì)于基礎(chǔ)研究和解決實(shí)際工程問(wèn)題有著重要意義。
　　本文主要研究了不等直徑串列雙

2、圓柱繞流模型次諧波鎖定現(xiàn)象發(fā)生的條件，及其對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)和下游圓柱的特征量的影響，這些特征量包括漩渦脫落頻率St，時(shí)均阻力系數(shù)CD，脈動(dòng)阻力系數(shù)CD和脈動(dòng)升力系數(shù)CL和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)等。實(shí)驗(yàn)在雷諾數(shù)Re=0.8×104~2.42×104范圍內(nèi)進(jìn)行，考慮了不同直徑比d/D=0.25~1.0，間距比L/d=5.5~20（L是上游圓柱的圓心到下游圓柱的前滯點(diǎn)的距離，d為上游圓柱的直徑，D為下游圓柱的直徑）。
　　隨著L/d和Re的變化，可以觀

3、察到當(dāng)d/D=0.6和d/D=0.65時(shí)下游圓柱的漩渦脫落頻率值是上游圓柱渦脫頻率的一半，即發(fā)生了次諧波鎖定現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析可知，這種現(xiàn)象的發(fā)生是高度依賴于雷諾數(shù)Re和間距比L/d的。當(dāng)d/D=1.0，L/d=5.5時(shí)，上下游圓柱擁有相同的漩渦脫落頻率，由于其處在共同脫落流態(tài)下且兩根圓柱的漩渦脫落過(guò)程是同步的，發(fā)生了諧波鎖定現(xiàn)象。而當(dāng)d/D=0.25，L/d=5.5時(shí)，盡管上下游圓柱擁有相同的漩渦脫落頻率，但由于其處于