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高雷诺数下浮式圆柱体涡激运动试验研究

太阳能学报 2023年第7期44卷 536-541页

作者：周阳张艺林李忠明王锋浙江海洋大学海洋工程装备学院舟山316022 浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022

为研究高雷诺数下浮式风力机的涡激运动响应特性,对直径0.5 m,高1 m的浮式圆柱体进行静水拖曳模型试验。试验测试约化速度在5.6~22.6范围内模型的横荡与纵荡运动响应,其雷诺数范围可达7.5×10^(4)~3×10^(5)。对模型的运动轨迹、涡泄频... 详细信息

为研究高雷诺数下浮式风力机的涡激运动响应特性,对直径0.5 m,高1 m的浮式圆柱体进行静水拖曳模型试验。试验测试约化速度在5.6~22.6范围内模型的横荡与纵荡运动响应,其雷诺数范围可达7.5×10^(4)~3×10^(5)。对模型的运动轨迹、涡泄频率以及响应幅值进行研究分析。研究发现:随着约化速度的增大,涡激运动响应幅值先增大后减小;在约化速度为9.4~13.2的范围内模型横荡与纵荡均发生明显锁定现象,在锁定区内涡泄频率接近固有频率0.053 Hz,且纵荡频率是横荡频率的2倍;不同约化速度下纵荡响应幅值均低于横荡响应幅值,横荡运动处于主导地位;在锁定区内模型运动轨迹呈明显的“8”字形。

关键词：海上风电涡激运动圆柱体模型试验高雷诺数锁定区

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附加整流装置的圆柱体涡激振动数值研究

振动与冲击 2022年第1期41卷 121-127页

作者：周波王杰姚宗锴刘辉韩晓双大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部船舶工程学院辽宁大连116024 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室南京210024 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

对附加不同整流装置的圆柱体横向单自由度涡激振动特性进行了系统研究。重点分析了约化速度3.0≤U_(r)≤12.0范围内,附加不同整流装置的圆柱振动幅值,受力系数,振动频率和泻涡模式。研究结果表明:附加不同整流装置的圆柱体其水动力特性... 详细信息

对附加不同整流装置的圆柱体横向单自由度涡激振动特性进行了系统研究。重点分析了约化速度3.0≤U_(r)≤12.0范围内,附加不同整流装置的圆柱振动幅值,受力系数,振动频率和泻涡模式。研究结果表明:附加不同整流装置的圆柱体其水动力特性较附加整流装置的静止圆柱体复杂很多,采用附加整流装置的静止圆柱体绕流结果评价整流装置性能好坏欠妥。

关键词：圆柱体涡激振动(VIV) 整流罩分隔板

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圆柱体涡激运动的模型试验与数值模拟研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第5期45卷 28-33页

作者：康庄张立健张立倪问池哈尔滨工程大学深海工程技术中心黑龙江哈尔滨150001

为研究Spar等圆柱体海洋结构物涡激运动响应,进行圆柱体静水拖曳模型试验与数值模拟研究,测试不同来流速度下六自由度运动,分析圆柱体运动幅值、频率、斯特劳哈尔数和阻力系数等变化特性.研究结果表明:圆柱体运动均方根幅值随着约化速... 详细信息

为研究Spar等圆柱体海洋结构物涡激运动响应,进行圆柱体静水拖曳模型试验与数值模拟研究,测试不同来流速度下六自由度运动,分析圆柱体运动幅值、频率、斯特劳哈尔数和阻力系数等变化特性.研究结果表明:圆柱体运动均方根幅值随着约化速度增加至峰值,然后保持相对稳定;在锁定区域内,横向运动频率锁定在1.1倍固有频率,在锁定区域外,横向运动频率没有跳回固定圆柱泄涡频率而是保持持续增加;圆柱艏摇振幅随约化速度呈波动增加,艏摇频率近似等于同约化速度下的横向振动频率;圆柱阻力系数先缓慢增加,当约化速度大于6.2时,阻力系数保持在2.2左右;初始分支尾涡呈现2S模式,上端分支呈现出2P模式;大涡数值模拟对圆柱体涡激运动的幅值、频率和阻力系数等均有较好的模拟结果.

关键词：涡激运动圆柱体模型试验大涡模拟数据模拟

圆柱体压缩试验中样品-夹具间摩擦对变形不均匀性的影响（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2019年第2期29卷 279-286页

作者：叶显爵龚晓娟杨标标李云平聂炎中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 深圳市圆梦精密技术研究院深圳518000

采用有限元方法(FEM)系统研究样品与夹具间摩擦因数m对圆柱形样品内变形不均匀性的影响。结果表明:摩擦水平对变形均匀性的影响十分显著,尽管当m> 0.4时压缩样品的总体几何形状几乎保持不变,变形不均匀性还是随摩擦因数增加而变大。沿... 详细信息

采用有限元方法(FEM)系统研究样品与夹具间摩擦因数m对圆柱形样品内变形不均匀性的影响。结果表明:摩擦水平对变形均匀性的影响十分显著,尽管当m> 0.4时压缩样品的总体几何形状几乎保持不变,变形不均匀性还是随摩擦因数增加而变大。沿压缩样品最大径向方向,有效应变等于等效应变的位置相对于样品的等效应变和摩擦因数而言变化不大。5056B铝合金圆柱体压缩试样的硬度测量中有效应变分布的变化与有限元分析结果相似。实验结果表明,如果在压缩过程中没有发生再结晶或回复,则变形样品的硬度与样品内部的有效应变之间存在定量关系。

关键词：压缩摩擦因数鼓状化圆柱体变形不均匀性

树干圆柱体微波散射与表面粗糙度的仿真和室内观测

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遥感技术与应用 2023年第2期38卷 372-382页

作者：李远黄华国杜凯肖修来刘致曲北京林业大学森林资源和环境管理国家林草局重点实验室北京100083 青海师范大学青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室青海西宁810008 青海师范大学地理科学学院青海省自然地理与环境过程重点实验室青海西宁810008 高原科学与可持续发展研究院青海西宁810008 微波目标特性测量实验室(LAMP) 浙江湖州313200

作为针叶、枝条和树干的单散射体模型,有限长圆柱体散射模型是微波遥感植被建模的重要基础,但针对实际树干的精确观测数据很少,建模也未考虑表面粗糙度对散射特性的影响。以三维电磁散射模拟软件FEKO和室内多角度多频率后向散射观测数... 详细信息

作为针叶、枝条和树干的单散射体模型,有限长圆柱体散射模型是微波遥感植被建模的重要基础,但针对实际树干的精确观测数据很少,建模也未考虑表面粗糙度对散射特性的影响。以三维电磁散射模拟软件FEKO和室内多角度多频率后向散射观测数据为基础,分析了树干圆柱体的散射特性,讨论了表面粗糙度对树干圆柱体雷达散射截面RCS(Radar Cross Section)的影响。研究包括:①模拟树干圆柱体RCS对圆柱体尺寸、介电常数的响应;②FEKO模拟结果与室内测量结果对比;③用简化建模和基于真实树干网格模拟的方式探讨粗糙度的影响并对两种方式进行比较。结果显示:①尺寸方面,圆柱体RCS随直径的增大逐渐增加,但植物体不同组件RCS呈现出不同的变化规律;②介电常数方面,RCS随介电常数的增加逐渐增大,在本实验模拟条件下,含水量每增加10%,介电常数约增加4,RCS约增加1 dBsm;③模拟与测量结果趋势一致,R^(2)最高为0.87,最低为0.5,但绝对值存在一定偏差,RMSE在4~6.5 dBsm之间;④树干表面粗糙度对RCS有一定影响,但与波长有关,基于真实树干网格模拟的圆柱体RCS,表面粗糙度对RCS影响程度为:X>C>S波段,且简化建模的方式不能很好地表征树干表面粗糙度。利用高精度模拟和观测,对树干圆柱体散射特性进行了再认识,探究了树干表面粗糙度对其散射特性的影响,为提升植被圆柱体建模精度提供了重要参考。

关键词：圆柱体雷达散射截面(RCS) FEKO 室内测量粗糙度

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圆柱体全局尺寸测量仪研发中的关键技术研究

圆柱体全局尺寸测量仪研发中的关键技术研究

作者：王帅飞中原工学院

学位级别：硕士

对于圆柱体零件,除了两点尺寸外,新一代产品几何技术规范(GPS)还规定了直接全局尺寸(包括最小二乘直径、最小外接直径、最大内切直径和最大最小直径)和计算尺寸(包括周长直径、面积直径和体积直径),用游标卡尺、螺旋千分尺和内径百(千)... 详细信息

对于圆柱体零件,除了两点尺寸外,新一代产品几何技术规范(GPS)还规定了直接全局尺寸(包括最小二乘直径、最小外接直径、最大内切直径和最大最小直径)和计算尺寸(包括周长直径、面积直径和体积直径),用游标卡尺、螺旋千分尺和内径百(千)分表等量具的尺寸测量或圆柱度仪等精密测量仪器对圆柱体零件的径向尺寸的测量不能满足圆柱体全局尺寸和计算尺寸的测量要求,本文主要对圆柱体全局尺寸测量仪(后简称测量仪)主机研发中的关键技术开展研究。基于立柱、横臂、转台、调心调平工作台等关键部件,对测量仪主机进行了设计,横臂上下沿立柱导轨(花岗岩材料)运动采用同步带驱动的气体静压结构,横臂径向前后运动采用同步带驱动模组,转台采用内置电机的气体静压结构,转台配置圆光栅,自动调心调平工作台配置集电环,采用接触测量方式。对测量仪的零部件进行了结构设计和关键零部件的有限元分析。研究了调平工作原理和多种调平方案,选择一点固定、两点可调的调平方案,对自动调心调平工作台进行了结构设计,该调心调平工作台装置有标准孔,用于消除径向尺寸测量的系统误差。对测量仪的零部件进行了制造、购置和装配。首先对立柱-横臂部件、转台、调心调平工作台进行装配,各部件精度指标达到要求后,对测量仪主机进行了装配和调试。经对测量仪主机检验,其主要性能指标如下:横臂上下运动的直线度误差为1.03μm,运动范围≤380mm,重复定位精度为0.75μm;横臂水平径向运动的直线度误差为1.5μm,运动范围≤330mm,重复定位精度为0.76μm,转台的径向跳动为0.4μm,轴向跳动为0.5μm,载荷≤50kg,定位精度为0.05°;自动调心调平工作台的调心范围为±3mm;调平角度范围为±1°。对测量仪的测量不确定度影响因素进行了分析,建立了测量仪的测量不确定度评定模型。本文所研发的测量仪主机配置测控系统程序后,可满足基于圆周轮廓、素线轮廓、鸟笼等轮廓提取方案的圆柱体要素轮廓高精度提取的需要,推动GPS相关标准在机械制造业的实施。

关键词：圆柱体全局尺寸气体静压转台自动调心调平测量仪

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圆柱体全局尺寸测量仪测控软件的开发

圆柱体全局尺寸测量仪测控软件的开发

作者：史鑫朝中原工学院

学位级别：硕士

圆柱体孔、轴是大量使用的基础零件,随着制造业的快速发展,对其尺寸与几何精度及其规范化标注的要求越来越高。对于圆柱体孔和轴,产品几何技术规范(GPS)除了对其规定尺寸公差和形状公差外,还规定了全局尺寸(包括最小二乘直径、最小外接... 详细信息

圆柱体孔、轴是大量使用的基础零件,随着制造业的快速发展,对其尺寸与几何精度及其规范化标注的要求越来越高。对于圆柱体孔和轴,产品几何技术规范(GPS)除了对其规定尺寸公差和形状公差外,还规定了全局尺寸(包括最小二乘直径、最小外接直径、最大内切直径和最大最小直径)和计算尺寸(包括周长直径、面积直径和体积直径),本文基于课题组设计的圆柱体全局尺寸测量仪(后简称测量仪)主机功能要求,采用C++语言的MFC软件界面开发工具和Matlab与C++混合编程的数据处理技术,研究圆柱体全局测量仪测控软件开发中的相关问题。依据测量仪的结构特点、测控系统的硬件组成及功能要求,设计了测量仪的测控软件,提出了基于圆周法、素线法、鸟笼法、单螺旋线法、双圆周+单螺旋线组合法的圆柱体轮廓提取方案的测头测量路径,编制了相应的测控程序。依据课题组研制的自动调心调平工作台,采用双圆周采样和三点调平原理,建立了被测试样调心调平模型,编制了自动调心调平工作程序。调心调平后,通过控制设备横臂以及立柱的步进电机使测头接触圆柱体零件外表面,通过C++定时器功能来获得线性光栅尺和圆光栅的Z轴位置反馈和角度位置反馈,从而准确判断工件的位置信息,实现上述测量路径的精密控制。对圆柱体全局尺寸测量仪提取的圆柱体要素轮廓的数据进行数据预处理研究,建立了测量仪径向尺寸的系统误差修正模型、去除奇异点及数字滤波模型,用Matlab语言编制了相应的程序。依据基于圆周法所建立的圆柱体全局尺寸和圆柱度误差、圆度误差评定模型,并将预处理后的轮廓数据用于全局尺寸、圆柱度误差和圆度误差的评定。结合Matlab动态链接库的方法将数据预处理程序和全局尺寸、圆柱度误差、圆度误差评定程序移植到MFC控制系统软件中,并对编译的Matlab数据处理函数的输入进行数据转换,以便于在不同编程环境下输入变量。以MFC软件为开发平台,开发了一套由运动控制、调心调平、采样、数据处理与评定、评定结果显示等组成的圆柱体全局测量仪测控软件,并将该测控软件与测量仪进行了集成调试、定位精度和调心调平功能检验,调试和检验结果表明:该测控软件可满足多路径对圆柱体要素轮廓提取和自动调心调平的需要,调心范围<3mm,最小步距7.8nm,调平范围<1°;X轴直线位移的定位精度为1μm,Z轴直线位移的定位精度为0.5μm。

关键词：圆柱体全局尺寸调心调平测量路径 Matlab

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水下环形凹槽圆柱体散射声场空间指向性调控

物理学报 2021年第17期70卷 125-132页

作者：周彦玲范军王斌李兵上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

本文提出一种具有深度梯度的环形凹槽结构,可用于调控水中有限长刚性圆柱体散射声场空间指向性.基于声学相位阵列理论分析了环形凹槽圆柱声散射空间指向性改变的机理,研究表明:凹槽深度方向相位延迟和凹槽间Bragg散射的相互作用使得平... 详细信息

本文提出一种具有深度梯度的环形凹槽结构,可用于调控水中有限长刚性圆柱体散射声场空间指向性.基于声学相位阵列理论分析了环形凹槽圆柱声散射空间指向性改变的机理,研究表明:凹槽深度方向相位延迟和凹槽间Bragg散射的相互作用使得平面声波垂直于圆柱方向入射其正横方向散射声波发生偏转.采用有限元方法讨论了凹槽结构参数如占空比、梯度等对圆柱散射声场空间分布特征的影响规律.多个不同深度梯度环形凹槽单元组合圆柱体散射声场数值计算和实验结果显示:具有环形凹槽结构圆柱体正横方向散射声波均匀偏转到预定的空间范围内,使得圆柱体声散射场空间指向性均衡化,改变了圆柱整体的散射特征,这为水下目标声隐身设计和声波定向传播提供了新的方法.

关键词：环形凹槽结构声波偏转圆柱体声散射

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振荡流中圆柱体横流涡激振动特性数值分析

哈尔滨工程大学学报 2021年第1期42卷 96-104页

作者：王坤鹏迟庆海张一兆江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

为了探究振荡流效应对涡激振动的影响,本文对振荡流中圆柱体的横流涡激振动进行了数值模拟。对数值模型进行了验证分析,对KC数为25和502种振荡流下的涡激振动进行模拟,得到了圆柱体流体力、位移和涡量云图。结果表明:振荡流能激发圆柱... 详细信息

为了探究振荡流效应对涡激振动的影响,本文对振荡流中圆柱体的横流涡激振动进行了数值模拟。对数值模型进行了验证分析,对KC数为25和502种振荡流下的涡激振动进行模拟,得到了圆柱体流体力、位移和涡量云图。结果表明:振荡流能激发圆柱体的多模态振动,且KC数越大多模态特性越明显;在锁定区间主导模态的幅值明显高于其他模态;锁定区间随着KC数的增大有变宽趋势;流向改变前脱落的漩涡再次经过圆柱体时会增加圆柱体的受力。

关键词：数值模拟圆柱体振荡流 KC数涡激振动主导模态流体力锁定区间