陈威霖
- 作品数：24 被引量：163H指数：9
- 供职机构：天津大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金创新研究群体科学基金NSFC-广东联合基金更多>>
- 相关领域：理学天文地球交通运输工程一般工业技术更多>>
- 小间距比下串列双圆柱涡激振动数值模拟研究:振动响应和流体力被引量：16
- 2018年
- 对小间距比(L*=1. 1～1. 5)下串列双圆柱涡激振动进行了数值模拟研究,其中Re=100,折合流速为U_r=3～30,质量比为m*=2. 0。为保证圆柱之间的距离不变,两圆柱均仅作横向振动。根据圆柱响应的不同将间距比范围内的涡激振动分为三种:(1)间距比L*≤1. 1时,响应存在于较大的折合流速(U_r=4～28)范围内;(2)间距比L*=1. 2～1. 3时,在大折合流速时,类似于高雷诺数时的尾流弛振出现;(3)间距比L*≥1. 5时,响应随折合流速增加并达到最大值,之后随折合流速缓慢减小,并最终稳定在较大的幅值上。对应不同的响应类型,上游和下游圆柱的流体力也呈现不同的变化;由于受到上游圆柱的屏蔽,下游圆柱的阻力均值要明显小于上游圆柱;在出现尾流弛振的区域,两圆柱的升力均方根随折合流速增加;此外,某些折合流速下圆柱之间的非稳定耦合作用也被反映出来。
- 陈威霖及春宁许栋
- 关键词：涡激振动
- 小间距比下串列双圆柱涡激振动数值模拟研究:尾流和耦合机制被引量：8
- 2018年
- 对小间距比(L*=1. 1～1. 5)下串列双圆柱涡激振动的尾流和耦合机制进行了全面的研究,其中Re=100;两圆柱均仅作横向振动。对尾流的研究发现,当间距比L*=1. 1～1. 3时,小折合流速时对应经典的卡门涡街,而折合流速较大时,尾流则变得混乱起来,难以分辨其模式;当间距比L*=1. 5时,尾流均为规律的2S模式。耦合机制分析发现,串列双圆柱平衡位置差的变化促成了在间距比L*=1. 1时广折合流速响应的存在;而多频成分参与的不稳定耦合作用成为在间距比L*=1. 2～1. 3时类尾流弛振现象的诱因;大振幅响应在间距比L*=1. 5时得以持续的动力则源于上游圆柱脱落旋涡产生的低压区和下游圆柱低频的运动;此外,一种新的平衡位置间歇跳跃现象在间距比L*=1. 1和折合流速U_r=15时出现,且响应在上侧的新平衡位置能稳定更长的时间。
- 陈威霖及春宁许栋
- 关键词：涡激振动
- 不同迎流攻角下正多边形柱流致振动特性
- 采用嵌入式迭代浸入边界法对不同迎流攻角下边数N=3～7的正多边形柱流致振动进行了二维数值模拟,基于多边形有效长度的雷诺数为Re=100,质量比为m=5,折合流速为U=1-20。研究了边数对正多边形柱体振动响应的影响,分析...
- 卫昱含及春宁陈威霖
- 关键词：驰振涡激振动
- 文献传递
- 不同迎流攻角下正多边形柱流致振动特性
- 2021年
- 采用嵌入式迭代浸入边界法对不同迎流攻角下边数3≤N≤7的正多边形柱流致振动进行了二维数值模拟,基于多边形有效长度的雷诺数为Re=100,质量比为m*=m/mf=5(m为柱体的质量,mf为柱体排开水的质量),折合流速为1≤Ur=U/f_(n)D_(e)≤20(U为入流流速,f_(n)为柱体的自振频率,D_(e)为柱体迎流有效长度)。研究了边数对正多边形柱体振动响应的影响,分析了横流向振幅、平衡位置偏移、水动力系数和振动频率随边数、迎流攻角和折合流速变化的情况。结果表明,随着边数的增加,正多边形柱体的振动特性趋于圆柱。当边数N=7时,不同折合流速下,正多边形柱体的振幅、升阻力和频率等都与圆柱的基本相同。三角柱在迎流攻角0°≤α≤15°时,振动响应为涡振-驰振联合模式;α=20°时,为涡振-驰振分离模式;22.5°≤α≤60°时,为涡振模式。其他棱柱的振动响应在不同迎流攻角下均表现为涡振模式。
- 卫昱含及春宁陈威霖
- 关键词：驰振涡激振动
- 不同迎流攻角下正三角柱流致振动数值模拟研究被引量：4
- 2022年
- 采用嵌入式迭代浸入边界法对不同迎流攻角下正三角柱的流致振动(VIV)进行了二维数值模拟研究,其中迎流攻角为α=0°~60°(当α=60°时三角柱顶点迎流),雷诺数为Re=100,质量比为m*=5和折合流速为U r=2~20。详细分析了不同迎流攻角下横流向振幅、振动频率、水动力系数、升力与位移的相位差以及尾涡模式随折合流速变化的情况。结果发现,三角柱振动随迎流攻角表现为3种不同的振动模式:涡振-驰振联合模式(α=0°~15°)、涡振-驰振分离模式(α=20.0°~22.5°)和涡振模式(α=25°~60°)。选取α=0°、α=20°、α=60°3个迎流攻角详细论述了不同模式下三角柱的振动特性。此外,还发现虽然三角柱在迎流攻角α=0°时关于来流方向对称,三角柱的平衡位置在某些折合流速下出现了偏移,该现象与升力中偶次谐波分量的出现有关。最后,应用准稳态分析得到了驰振出现的攻角范围,结果与数值模拟的情况吻合较好,说明准稳态分析可以准确预测三角柱驰振的攻角范围。
- 卫昱含及春宁许栋陈威霖
- 关键词：流致振动
- 刚性耦合三圆柱流致振动特性和机制被引量：3
- 2022年
- 采用迭代式浸入边界法对刚性耦合三圆柱的流致振动进行了数值模拟研究。三圆柱按照等边三角形排列,上游两个并排圆柱,下游一个圆柱。圆柱间距比为P/D=1.0~4.0,雷诺数为Re=100,质量比为m=2,折合流速为U_(r)=3~30。通过研究圆柱的振幅、频率和流体力随折合流速的变化规律,发现了两种不同的振动模式,即小间距比条件(P/D=1.0)下的驰振模式和中、大间距比条件(P/D=1.6~4.0)下的涡激振动模式。而涡激振动模式在不同的间距比条件下又具有单锁定区间(P/D=1.6)和双锁定区间(P/D=2.5~4.0)两种不同振动特征。进一步分析尾流模式,发现第一锁定区间(含单锁定区间)内的振动响应由剪切层重附着机制激发,而第二锁定区间内的振动响应由交替尾涡泄放机制激发。
- 刘旭菲陈威霖及春宁
- 关键词：流致振动
- Numerical simulations of typical bluff bodies in crossflow
- Bluff bodies in crossflow are commonly encountered in engineering applications, such as electric transmission ...
- 陈威霖
- 关键词：钝体数值模拟
- 小直径附加圆柱对圆柱涡激振动抑制的参数优化被引量：3
- 2020年
- 采用基于迭代嵌入式浸入边界法对后方对称布置两个小直径圆柱的单圆柱涡激振动进行了数值模拟研究,对涡激振动抑制进行了参数优化。雷诺数和圆柱直径比分别为Re=100和d/D=0.125,其中D和d分别为大、小圆柱直径。通过改变控制角度(θ)、主圆柱与小圆柱的间隙比(G/D)、小圆柱旋转角速度和旋转方向(α)和阻尼比(ζ)确定的最优控制参数组合为θ=25°、G/D=0.125、α=-2.2和ζ=1.02。小圆柱的旋转角速度和旋转方向对圆柱振幅有一定的影响,其中内向反转会进一步抑制圆柱的振动,外向反转则恰好相反。随着阻尼比的增加,圆柱振幅先增后减,但影响程度较小。
- 陈威霖及春宁许栋徐晓黎
- 关键词：涡激振动振动控制阻尼比
- 不同控制角下附加圆柱对圆柱涡激振动影响被引量：10
- 2019年
- 在弹性支撑的圆柱周围布置直径更小圆柱会影响剪切层发展以及旋涡脱落,进而改变其涡激振动状态.通过不同的布置形式和附加小圆柱个数可以实现对圆柱涡激振动的促进或抑制.激励更大幅值的振动可以更好地将水流动能转化为可利用的机械能或电能,抑制其振动则可以实现对海洋平台等结构物的保护.采用基于迭代的嵌入式浸入边界法对前侧对称布置两个小圆柱的圆柱涡激振动进行数值模拟研究,系统仅做横向振动,其中基于主圆柱直径的雷诺数为100,质量比为2.0,折合流速为3～11.小圆柱与主圆柱的直径比为0.125,间隙比为0.125.结果表明,在研究的控制角范围内(30°～90°),附加小圆柱可以很大程度上改变圆柱涡激振动的状态.当控制角较小(30°)时,附加小圆柱对主圆柱的振动起抑制作用;当控制角为45°～60°时,圆柱的振动分为涡振和弛振两个阶段,在弛振阶段,圆柱振幅随折合流速增加而持续增加;当控制角较大(75°～90°)时,附加小圆柱的促进作用随着控制角增加而减小.进一步地,结合一个周期内不同时刻旋涡脱落以及圆周压强分布,解释了附加小圆柱对主圆柱涡激振动的作用机制.应用能量系数对圆柱系统的进一步分析发现,弛振阶段由流体传递到主圆柱的能量系数随折合流速的增加逐渐下降,旋涡结构的改变是产生这种变化的直接原因.
- 陈威霖及春宁许栋
- 关键词：涡激振动浸入边界法控制角
- 正三角形排列刚性耦合三圆柱涡激振动特性及尾涡模式被引量：5
- 2021年
- 采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对等边三角形排列的刚性耦合三圆柱涡激振动进行了数值模拟研究。其中一个圆柱在上游放置,另外两个圆柱并排放置于下游,圆柱间刚性连接,系统仅在横向自由振动。圆柱间距比L^(*)分别为1.0、1.6、2.5和4.0,雷诺数为Re=100,质量比为m^(*)=2.0,折合流速为U_(r)=3.0-30.0。分析了不同间距比下圆柱振幅、流体力、振动频率和脱涡模式等。研究发现,随U_(r)的增大,各间距比下的振动响应均可划分为初始分支(initial branch,IB)、下端分支(lower branch,LB)和非锁定区域(desynchronized region,DS)。其中,非锁定区域又可进一步分为前非锁定区域(DS1)和后非锁定区域(DS2)。随折合流速的增大,圆柱振幅整体上先增后减,而随间距比的增大,圆柱振幅则先减后增。圆柱的最大振幅(A^(*)=1.11)出现在L^(*)=1.0、U_(r)=8.0处。当L^(*)=1.0、1.6和2.5时,圆柱振动存在锁定区间,振动频率锁定在固有频率附近,而L^(*)=4.0时,圆柱的振动频率随折合流速增大线性增大,不存在锁定区间。当L^(*)=2.5时,在DS2分支上,圆柱振动出现了两个强度相当、频率不同的分量,分别为低频驰振分量与高频涡振分量,而且由于复杂的柱间流体结构使得三圆柱升力频率存在较大差异。当L^(*)=1.6时,在DS分支上,圆柱下游出现宽-窄尾流,导致了下游圆柱所受升阻力均值和升力均方根不相等。
- 张晓娜及春宁陈威霖许栋张志猛
- 关键词：涡激振动圆柱浸入边界法
