并列双圆柱绕流气--固脉动信号同步测量与分析

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并列双圆柱绕流是一类能发生自激励振荡的流场,在一定间距下存在有双稳态现象。本文在已有文献研究的基础上,针对并列双圆柱绕流流场的特点,设计出适合流场信号测量的实验方案,对一些测量仪器做了改进,实现了气-固脉动场的同步采集,并对信号进行了多种方法的时-频分析。   本文主要工作如下:   1.对风洞的顶盖和侧面进行开槽,同时设计了密封盖确保风洞的气密性;   2.设计出实验圆柱,并对微脉动信号提取中的应变片粘贴,应变仪调试等技术做了研究;   3.设计出固体旋转的轴承和卡槽,实现了圆柱周向的气脉动的测量。同时设计有气体多探头移动支架,实现了气体多点的同步脉动的测量;   4.对热线风速仪的连接进行改变,实现了对流场中的气-固脉动信号的同步采集;   5.在数据处理方面:对上、下圆柱的脉动信号做了整个圆周的经验模态分解,并给出上、下圆柱对应点的时-频图谱;   6.沿流场方向上进行了气体脉动信号的采集,并对流场空间动力学行为进行了WVD等相关的数据分析;   7.对实验中的某些工况进行了初步的CFD模拟。   本文的实验结果验证了并列双圆柱绕流的流态会因间距的不同而发生变化,在小间距下可看成单个圆柱绕流,同时实验发现在S/d=1.5双稳态间距下,u=2m/s时出现临界双稳态状态,u=5m/s时尾迹流中存在涡街的脱落频率和双稳态尾迹的摆动频率,尾迹的摆动频率强度高于涡街的脱落频率强度,甚至会淹没涡街的脱落频率,在实际工程中应该予以重视。
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