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《哈尔滨工程大学》 2004年
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四边形锥柱在均匀流中流体载荷的实验与数值计算研究

康庄  
【摘要】:柱和柱群结构是工程中普遍采用的结构形式,而柱状结构在流场中所受的流体载荷及其对流场的影响一直是流体力学中的一个基本问题。在船舶工程领域,为了达到隐身的目的,在目前舰船的桅杆设计中已广泛采用锥柱状结构。由于结构形式的改变,使得桅杆的动静力学性能发生了重大变化,尤其是隐身桅杆的特殊形状,使得桅杆四壁所受的风载在不同风向角条件下各不相同。因此,开展锥柱状结构在流场中的所受流体载荷的研究无论对工程运用还是理论研究都有着一定的参考价值。 实验研究是目前采用最广泛的研究方法,随着计算流体力学的不断发展,数值计算得到了巨大的发展,并在某些方面与实验结果吻合得较好,因此在本文的研究中,采用实验与数值计算相结合的方法,研究了四边形锥柱状结构在流场中受到的流体载荷及绕流后漩涡脱落的相关特性,主要工作如下: 1) 利用雷诺数相似定律,在实验雷诺数3.19×10~4~1.15×10~6的范围内,攻角从0度到180度,以15度为间隔,在水池中进行流体绕流实验。 2) 分析模型表面受到的平均表面压力及其在周向和轴向上的分布。并分析了模型受到的定常流体载荷随攻角和雷诺数的变化趋势。 3) 利用谱分析的方法,分析了模型受到的各脉动力的功率谱密度函数并以此分析了模型受到的脉动力、涡放频率、涡激力以及耦合振动力的大小及其相关特性。 4) 利用计算流体力学软件CFX对实验进行1:1建模,选取典型攻角和雷诺数条件下的实验状况,利用二阶Κ-ε湍流模型对柱体绕流进行了数值理论计算并分析计算结果。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U661

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【参考文献】
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