涡激振动行波动力学特征的数值模拟

采用数值模拟分析了水中大长径比结构物涡激振动行波动力学特征,以及水动力学阻尼和模型初始张力对于行波动力学特征的影响.数值模拟模型采用改进的尾流振子模型,该模型考虑了涡激振动横向运动和顺流向运动之间的耦合,考虑了张力沿模型长度的变化和流体的耗散.给出了用于评估行波在整个振动波中所占比例的方法,该方法采用行波椭圆来定量表征行波所占的比例,即行波比.数值模拟结果显示,行波比总体上呈现随流速增加的趋势,但在模态阶数变化的临界流速上突然降低.水动力学阻尼显著影响着行波比,阻尼比越大,行波比越大,行波对于整个振动波的贡献就越大.不同张力情况下,行波比突然下降的临界速度不同.初始张力影响模型的固有频率,影响模态阶数发生转变的流速,从而影响了行波比突然下降的临界流速.     

深水海底管道悬跨涡激振动响应研究

在目前为止海底输油(气)管线是我们国家的生命线工程,所以它的安全发展对于我国的海洋石油开采和国家经济发展有着很重要的关系。因为海洋的条件环境是非常复杂的,在海流、波浪等条件下一起联合作用下再加上管线自身变形就会产生管跨。海水流经管跨的时侯有时候产生的周期性的涡旋发放也就是涡激振动。管跨的疲劳振动、涡激共振是引起管跨段失效的主要原因,现在对海洋资源的开发已经进入深水区域。因此,十分有必要进行对深水海底管道的涡激振动疲劳失效进行分析和研究。     

基于CWT-BP的桥梁涡激振动状态分类研究

可靠地预测大幅涡激振动的发生在桥梁管理和运营方面起着重要作用。设计了一种基于连续小波变换和BP神经网络的分类算法,用于桥梁在风作用下涡激振动发展状态的分类识别。首先利用连续小波变换将一维振动响应信号转为二维的小波尺度图,并建立涡激振动状态的数据集;其次,利用BP神经网络训练涡激振动状态的分类模型;最后,已训练好的分类模型根据输入的振动响应信号输出相应的振动状态。仿真结果显示算法的可行性,且识别的准确率为90.4%。未来可以在此研究上探讨桥梁安全预警智能化系统设计与实现。     

基于表面吸气的矩形截面涡激振动抑制及机理研究

随着桥梁跨度的增加,其风致振动问题逐渐凸显,发展简单、有效的风振控制措施对于保障桥梁结构的安全具有重要意义.将桥梁断面简化为矩形,通过数值模拟研究了侧表面双气孔吸气对矩形截面的涡激振动的抑制作用.研究表明：无量纲吸气流量是影响涡激振动抑制效果的决定性因素.当无量纲吸气流量■时,表面吸气对涡激振动的抑制效果达到最佳,矩形断面的振动幅值减小了99.73%,升力系数均方根值减小了90.37%,阻力系数平均值减小了32.55%.当■时,矩形截面的振动幅值仍然被有效地抑制,但吸气流量过大,侧表面上的边界层厚度变小,边界层内的剪切效应变强,引起背风面尾流旋涡的增强,最终导致矩形截面升、阻力系数的增加.     

圆柱单自由度和双自由度涡激振动特性研究

对圆柱绕流的涡激振动过程进行了数值模拟，研究了单、双自由度下涡激振动的力学特性、振幅特性、频谱特性，探讨了单、双自由度的适用条件。结果表明，单自由度条件下，随着约化速度的增加，阻力系数时均值先增大后减小，升力系数幅值先增大后减小再增大，且进入和离开“锁定”区间时二者均会产生波动。双自由度条件下，横向与流向无量纲振幅均随雷诺数的增大先增大后减小。低质量比时，流向振动的影响不可忽略，而高质量比时，可忽略流向振动的影响。     

圆柱单自由度和双自由度涡激振动特性研究

对圆柱绕流的涡激振动过程进行了数值模拟,研究了单、双自由度下涡激振动的力学特性、振幅特性、频谱特性,探讨了单、双自由度的适用条件.结果表明,单自由度条件下,随着约化速度的增加,阻力系数时均值先增大后减小,升力系数幅值先增大后减小再增大,且进入和离开“锁定”区间时二者均会产生波动.双自由度条件下,横向与流向无量纲振幅均随雷诺数的增大先增大后减小.低质量比时,流向振动的影响不可忽略,而高质量比时,可忽略流向振动的影响.     

一种隔水管涡激振动检测新算法

涡激振动(Vortex induced Vibration,VIV)是导致深水隔水管疲劳的主要诱因,振动位移或位移均方根是隔水管VIV监测的主要参数;针对VIV检测问题,提出了基于自相关矩阵分解的VIV频率和位移检测算法;给出了隔水管VIV检测模型,利用自相关矩阵分解算法检测出信号的频率以及相应的振幅,然后重构隔水管VIV响应位移的时间历程,得出位移或者均方根;仿真结果表明:与现有的Welch位移检测算法相比,基于自相关矩阵分解的VIV检测算法具有精度高,适用性广,实用性强等特点。     

基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析

为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SST k-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算的准确性.随后,对流场的瞬时状态进行可视化分析,以z方向涡量值为基本物理量,基于动力学模态分解(DMD)方法对其静态与涡振态流场模态进行了对比分析.结果表明：在涡振发展的不同阶段,主导流场的模态频率不同,主模态频率会由静态涡脱频率向结构固有频率转变,此主模态的转变表征了流固耦合的内在机制;与静态矩形相比,涡振态矩形由于运动诱导涡的存在,导致其前缘涡与尾缘涡的相位差减小,前缘涡与尾涡而合并时前缘涡占据主导,使得在尾缘脱落的Karman涡相关性减弱,形成了涡振锁频现象.     

不同宽高比的V型随行波表面减阻仿真研究

为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近壁湍流的湍流RNG K-ε模型进行计算。仿真结果表明：在流动中,管道内壁随行波产生有利于壁面减阻的旋涡,且旋涡疏密与随行波的宽高比有关。相同高度条件下,减阻效果会随着随行波宽高比的变大而增强。结果为减阻技术的工程化应用提供了重要依据。     

行波故障测距装置现场校验技术研究

为解决行波故障测距装置的现场检测问题,本文讨论了行波测距装置的测距原理,分析了行波测距装置内双端测距的测距方法,研究了故障行波信号特性及电流互感器及二次电缆等二次传变回路对故障行波传递的影响,探究了一套针对行波测距装置的现场校验平台和方法。检测平台主要包括基于高频线性电流放大器为基础的故障行波再现装置、电磁暂态仿真软件以及GPS卫星同步装置。高频线性电流放大器作为故障行波再现装置,至少能同时输出多路高频电流且配备GPS卫星同步系统,以及考虑了二次传变回路的基于电磁暂态仿真软件的故障模拟仿真系统。检测结果验证了现场校验方法和平台的可行性和正确性。行波测距装置现场校验能够有效发现行波测距装置的技术缺陷、检测行波测距装置测距精度及可靠性。     

不同脱层位置下脱层屈曲梁振动实验研究

通过实验对一端固定一端夹支脱层屈曲梁在轴向周期激励作用下的非线性动力响应进行了实验研究.利用位移时间历程图,相图和频谱图,对多组不同脱层位置下脱层屈曲梁的非线性动力响应进行了分析.实验表明脱层梁结构存在倍周期以及混沌运动等非线性动力学行为.同时实验还表明,在相同的脱层长度下,脱层位置对脱层梁的动力学特性有明显影响,即脱层区域中心越靠近梁结构的中心位置,脱层梁的一阶自然频率越低,且越容易在较低的激励频率和激励荷载下发生周期分叉和混沌等行为.     

基于PXI总线的行波记录仪的设计与实现

基于 PXI 总线,通过 NI PXI-5112 数据采集卡,利用其提供的底层驱动使用C语言进行二次开发,实现了对地铁牵引供电系统发生故障时产生的行波信号的灵活有效地采集与存储,大大增加了连续数据采集的时间;同时,采用在判断触发前增加预处理程序,即在判断是否满足触发条件前,先将数据进行滤波,然后再进行判断,以及门限阈值和变化率相结合的触发方式,减少了由干扰造成的误触发和增强了触发的有效性和可靠性.     

动力吸振器对转子系统气流激振稳定性影响分析

针对气流激振引起离心压缩机转子振动失稳的问题,提出了采用动力吸振方法提高转子系统的稳定性.首先建立流体激励作用下转子 吸振系统动力学模型;其次采用Lyapunov理论研究附加吸振器后流体激励作用下转子系统的稳定性;分析了吸振器参数变化对转子系统稳定性的影响;最后采用数值方法进行验证.结果表明,动力吸振方法能够有效地提高转子系统失稳转速,吸振器固有频率和阻尼比对转子稳定性有较大的影响.     

含间隙限位约束梁结构频响特征的实验研究

本文用实验的方法研究了含间隙限位约束梁结构的频响特征,同时与仿真计算结果进行了对比,验证了实验结果的正确性.实验研究了间隙距离大小和外激励幅值大小的变化对含间隙限位约束梁结构的第一阶频响特征的影响,实验结果表明随着间隙距离逐渐缩小和外激励幅值不断增大,结构频率逐渐增大,跳跃区间逐渐加大,结构出现明显的变硬特征.通过理论定性分析也可得知,间隙的存在使得系统的动力学控制方程中的刚度增加,从而使其频率发生变化.     

The approximate solution of the Euclidean traveling salesman problem on a CRAY X-MP

The efficient use of MIMD computers calls for a careful choice of adequate algorithms as for an implementation taking into account the particular architecture. To demonstrate these facts, a parallel algorithm to find an approximate solution to the Euclidean Traveling Salesman Problem (ETSP) is presented. The algorithm is a parallelization of Karp's partitioning algorithm. It is a divide-and-conquer method for solving the ETSP approximately. Since the successor vertex to any vertex in the tour is usually a nearby vertex, the problem can be ‘geographically’ partitioned into subproblems which then can be solved independently. The resulting subtours can be combined into a single tour which is an approximate solution to the ETSP. The algorithm is implemented on a CRAY X-MP with two and four processors, and results using macrotasking and microtasking are presented.     

近红外动脉血液检测中压力对脉搏波的影响

近红外血液检测技术中,透射式光电容积脉搏传感器具有携带有效信息量大的优点,可为动态光谱检测理论提供有效采样数据,但实际应用受到个体差异性的限制.为了克服不同手指端厚度给传感器带来的检测难题,分析了检测结果中压力与直流分量及交流分量之间的关系,通过不同厚度的手指测试实验,指出了存在一个最佳检测区域使得检测到的脉搏波处在最理想状态.     

Computing Green's function of the initial-boundary value problem for the wave equation in a layered cylinder

A new analytical method for the approximate computation of the time-dependent Green's function for the initial-boundary value problem of the three-dimensional wave equation on multi-layered bounded cylinder is suggested in this paper. The method is based on the derivation of eigenvalues and eigenfunctions for an ordinary differential equation with piecewise constant coefficients, and an approximate computation of Green's function in the form of the Fourier series with a finite number of terms relative to the orthogonal set of the derived eigenfunctions. The computational experiment confirms the robustness of the method.     

Optimal design of dynamic absorbers on vibration and noise control of the fuselage

Optimum design of dynamic absorbers for reducing the vibration and the interior noise of an aircraft’s fuselage is studied. Herein, a thin, elastic cylindrical shell is adopted as a simple model of the fuselage. The sound source of the noise in the acoustic field comes from the vibration of the shell. Several dynamic absorbers are then attached to the shell for vibration and noise control. The vibration of the shell and its interior sound pressure, caused by the propellers or the engines are formulated. Optimum design of the absorbers is studied for obtaining the minimum vibration of the fuselage or the minimum noise level in the cylindrical cavity. From the numerical results, the absorbers are found to be effective for vibration and noise control of the fuselage. Some general guidelines on optimum absorber design are also offered in conclusion.