О сверхкритических режимах аэроупругих колебаний цилиндра в вязкой жидкости

Андронов, П.Р.; Гувернюк, С.В.; Дынникова, Г.Я.

Авторы: Андронов П.Р., Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я.
Сборник: Тезисы докладов, представленные на XXIV Международную конференцию «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность». Ответственные редакторы – Н.В.Никитин, Н.В. Попеленская
Тезисы
Год издания: 2020
Место издания: Издательство Московского Университета Москва
Первая страница: 10
Последняя страница: 10
Аннотация: Характерной особенностью обтекания кругового цилиндра вязкой несжимаемой жидкостью приумеренных числах Рейнольдса Re=U*D/ν является формирование периодической системы вихрей дорожкиКармана, в результате чего на цилиндр действует периодическая гидродинамическая сила (с частотой f(N)=U Sh/D – в поперечном направлении и с частотой 2 f(N) – в продольном). Здесь U – скорость потока, D – диаметр цилиндра, ν – кинематический коэффициент вязкости жидкости, Sh – число Струхаля.Если цилиндримеет одну поступательную степень свободы в направлении Y поперек потока и удерживается с помощьюлинейно-упругой связи то, варьируя жёсткость пружины k, можно получить резонансные незатухающиеавтоколебания цилиндра в потоке вязкой жидкости. Это происходит, когда период T0 собственныхколебаний цилиндра (на пружине в покоящейся вязкой жидкости) становится близок к периоду сходавихрей дорожки Кармана. Но не только. Известны десятки публикаций, посвященных экспериментальномуи численному исследованию данного явления. Установлено, что амплитудный отклик поперечныхавтоколебаний цилиндра зависит от величины приведённой скорости U* = U T0 / D и имеет три ветви (на рис.они изображены схематически, R = 0.5 D): до-критический режим 1 – «начальная ветвь»; критический режимзахвата частоты дорожки Кармана 2 – «верхняя ветвь»; сверхкритический режим 3 – «нижняя ветвь», здесьпериод автоколебаний существенно больше, чем T0, а вихревая структура следа за цилиндром отличается отклассической вихревой дорожки [1–2]. В работе [1] экспериментально показано, что перечисленные триветви автоколебаний цилиндра могут сохраняться и при добавлении в систему значительногоискусственного демпфирования степени свободы. Это означает возможность отбора полезной мощностиаэро-упругих автоколебаний на всех указанных режимах. Вопрос отыскания сочетаний параметров, прикоторых возможен максимальный отбор полезной мощности аэро-упругих автоколебаний является одной изглавных мотиваций подобных исследований последнего времени. Большой интерес вызвал удивительныйрезультат работы [2], в которой авторы экспериментально исследовали автоколебания в жидкостисравнительно лёгкого цилиндра с двумя степенями свободы, и идентифицировали «супер-верхнюю ветвь» 4(см. рис.). На этой ветви амплитуда поперечных колебаний цилиндра достигала 1.5*D. Однако воспроизвеститакой режим в численном моделировании до последнего времени не удавалось [3].В настоящей работе представлены новые результаты исследования данной задачи в полнойсопряженной постановке для динамической и гидродинамической составляющих. Впервые удалосьвоспроизвести сверхкритический режим, соответствующий «супер-верхней ветви» 4 (см. рис.) на диаграммеамплитудного отклика для аэро-упругих автоколебаний цилиндра с двумя степенями свободы.Был использован разработанный авторами бессеточный вихревой численный метод вязких вихревыхдоменов (ВВД).Эффективность применения бессеточного метода ВВД определяется возможностью одновременно строить решения задач динамики и гидродинамики (без расщепления на последовательные стадии) в Лагранжевых координатах без ограничений на размеры расчётной области.
Добавил в систему: Андронов Петр Роальдович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ЦЭМИ РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ЦЭМИ РАН

О сверхкритических режимах аэроупругих колебаний цилиндра в вязкой жидкоститезисы доклада

Прикрепленные файлы