通过计算得知锚链在水流为1。5m/s、2m/s、2。5m/s、3m/s流速下的雷诺数分别为1725、2300、2875、3450,而且当雷诺数小于2300时,流体的流动状态是层流;当流体的雷诺数大于等于2300小于4000时流体的流动状态为层流到紊流的过渡状态;当流体的雷诺数大于4000时流体的流动状态为湍流。由上可知当锚链处在流速为1。5m/s、2m/s、2。5m/s、3m/s时的流体中均为层流向紊流的过渡阶段,容易产生涡激振动。文献综述
2、斯托罗哈数:斯托罗哈数是在流体力学中讨论物理相似与模化时引入的相似准则,也是无量纲参数的一种,用符号表示,它是研究流体绕流的一个重要特征参数,而且它的表达式为,其中是当水流是稳态时的泻涡频率;L表示一特征长度,在这里它表示为锚链的直径;v表示水流的速度。所以斯托罗哈数可以用稳态时的泻涡频率来表示。斯托罗哈数主要与雷诺数有关,当雷诺数为300~时,近似等于常数值0。21。通过上面计算出的雷诺数可以得出=0。21,则
V=1。5m/s时 (2-5)
V=2m/s时 (2-6)
V=2。5m/s时 (2-7)
V= 3m/s时 (2-8)
通过斯特罗哈数计算出分别在1。5m/s、2m/s、2。5m/s、3m/s时流速中的稳态泻涡频率分别是0。27Hz、0。37Hz、0。46Hz和0。55Hz,说明随着流速的增加稳态泻涡频率也逐渐增大。
3、泻涡频率:泻涡频率用符号表示,泻涡频率始终与旋涡脱落产生的升力频率相一致,泻涡频率可以通过瞬态CFD计算升力数据,再经过快速傅立叶转变得到。
4、响应频率:响应频率的表示符号为,响应频率在本文中是指随着旋涡的脱落,交替发放的旋涡在顺流向和横流向产生周期性变化的脉动压力[7],此压力会使锚链发生周期性的位移变化,而且这种位移变化是以响应频率作出回应的。响应频率同时也是涡激振动的频率,响应频率可以通过CFD计算位移的时历曲线,然后再经过傅里叶变换来得到。
分析上面所述的四个表征拖曳锚链涡激振动的参数,计算雷诺数知道当水流在1。5m/s、2m/s、2。5m/s、3m/s时水流处于层流向紊流的过渡状态,说明拖曳锚链在这两种情况下极易发生共振现象。讲述了斯托罗哈数、泻涡频率和响应频率知道了可以先通过斯托罗哈数计算出稳态状况下泻涡频率的大小,再计算出拖曳锚链的固有频率的大小。最后找出会产生共振的频率波段即可。
2。2涡激振动产生条件来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-
涡激振动的原理是当来流流体流过柔性物体表面时,流体会在结构物表面产生分离,分离的流体会在结构物两侧形成交替脱落的旋涡,交替脱落的旋涡形成卡门涡街。交替脱落的旋涡会在物体的表面产生周期性变化的压力,周期性变化的压力会导致物体在横流向和顺流向发生振动,物体的振动反过来又改变交替脱落旋涡的状态,这种流体和物体相互作用影响称之为涡激振动[8]。所以涡激振动产生的条件主要是两个,一个是流体在结构物两侧产生交替旋涡,漩涡交替脱落形成卡门涡街;第二个是结构物必须是具有柔性能够产生弹性形变的物体。卡门涡街是一种流体力学中的现象如图2-1所示,在自然界中随处可见,如水流过桥墩时,水流在桥墩表面两侧产生周期性脱落的旋涡就会形成卡门涡街。还有像风吹过电线使电线摇换等也都是产生卡门涡街的现象。