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Abaqus分析模型.zip橋梁渦激振動(dòng)問(wèn)題的ABAQUS數(shù)值模擬-iCPFEM.pptx卡門(mén)渦街的成因及虎門(mén)大橋的振動(dòng)分析_任少鐸.pdf橋梁若干流致振動(dòng)與卡門(mén)渦街_張偉偉.pdf

作者Cadence CFD 解決方案 關(guān)鍵要點(diǎn) 渦街流量計(jì)廣泛用于過(guò)程工業(yè)，以測(cè)量體積和質(zhì)量流量。 渦旋脫落的頻率與液體通過(guò)流量計(jì)的速度之間存在直接關(guān)系，用于體積測(cè)量。 在阻流體的每一側(cè)形成的交替渦流的重復(fù)模式稱為卡門(mén)渦街，渦流脫落的效果稱為馮卡門(mén)效應(yīng)。

wx_fmt=gif" width="461" style="cursor: nesw-resize;"></p><p class="ql-align-center">圖1.卡門(mén)渦街動(dòng)畫(huà)</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;下面我們使用Fluent模擬卡門(mén)渦街現(xiàn)象。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;1.

</p><p>本案例展示了一圓柱繞流形成的卡門(mén)渦街流與一懸臂梁形成耦合振動(dòng)的過(guò)程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202212/cc024e6ec4474e71a9b752e7393daddd.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流</p><p><

最終，從效率和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、葉片、尾水管等水輪機(jī)關(guān)鍵部件等CFD計(jì)算結(jié)果來(lái)看，效率符合水輪機(jī)外特性曲線，在小開(kāi)度下易脫流并產(chǎn)生卡門(mén)渦街。

此現(xiàn)象也能通過(guò)天洑智能熱流體仿真軟件AICFD模擬： 空中那迎風(fēng)飄揚(yáng)的旗幟，用卡門(mén)渦街解釋：空氣流過(guò)旗桿及旗幟前緣，在后面產(chǎn)生交錯(cuò)排列的脫落渦，柔軟的紅旗在這些渦中翩翩起舞。 卡門(mén)渦街可能有害，它會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，蓋大樓建大橋修煙囪都要考慮這些振動(dòng)，防止發(fā)生共振。 它也可能有用，你可利用這個(gè)振動(dòng)做一個(gè)渦街流量計(jì)。通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)頻率，反推得到流動(dòng)速度。

最終，從效率和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、葉片、尾水管等水輪機(jī)關(guān)鍵部件等CFD計(jì)算結(jié)果來(lái)看，效率符合水輪機(jī)外特性曲線，在小開(kāi)度下易脫流并產(chǎn)生卡門(mén)渦街。

卡門(mén)渦街是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象，在自然界中常可遇到，在一定條件下的定常流體繞過(guò)某些物體時(shí)，物體兩側(cè)會(huì)周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，經(jīng)過(guò)非線性作用后，形成卡門(mén)渦街。如水流過(guò)橋墩，風(fēng)吹過(guò)高塔、煙囪、電線等都會(huì)形成卡門(mén)渦街。常用的CFD軟件中都會(huì)用卡門(mén)渦街作為基準(zhǔn)測(cè)試建立標(biāo)準(zhǔn)算例。

圓柱繞流隨著雷諾數(shù)的增加，這種類(lèi)型的流動(dòng)會(huì)形成卡門(mén)渦街，這是一個(gè)沒(méi)有溫度變化的 CFD 驗(yàn)證的基準(zhǔn)示例。使用圓柱直徑作為計(jì)算圓柱周?chē)鲃?dòng)的雷諾數(shù)的特征長(zhǎng)度。，材料屬性是恒定的（這對(duì)于其他障礙物也是類(lèi)似的）。當(dāng)雷諾數(shù)處于較大的范圍內(nèi)時(shí)，障礙物后面的流場(chǎng)會(huì)形成周期性的漩渦，如下面的例子所示。 時(shí)的靜止速度場(chǎng)。流動(dòng)是真正的層流并且有固定解。

左邊的卡門(mén)渦街的例子顯示計(jì)算時(shí)間減少了40%，而潰壩的例子顯示計(jì)算時(shí)間減少了60%。 拓?fù)鋬?yōu)化的增強(qiáng) 通過(guò)這一改進(jìn)，可以使用新的目標(biāo)函數(shù)，如體積流量、平均表面溫度、速度、溫度或表面溫度的不均勻度。限制體積流量不僅對(duì)流量?jī)?yōu)化有用，而且對(duì)熱優(yōu)化也有用，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)各種熱源的布局實(shí)現(xiàn)多個(gè)出口之間的最佳流量分配。

為探究低頻噪音的產(chǎn)生機(jī)理以及提出降噪方案，對(duì)出口風(fēng)機(jī)到煙囪處進(jìn)行CFD仿真，模擬其氣流脈動(dòng)，以期對(duì)噪音的改善起到幫助性作用。 1.模型建立 根據(jù)圖紙對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行三維建模，模型包括三部分：進(jìn)口靜止部分、風(fēng)機(jī)葉輪區(qū)域旋轉(zhuǎn)部分、以及喇叭口擴(kuò)散段和煙囪處的靜止部分。

左邊的卡門(mén)渦街的例子顯示計(jì)算時(shí)間減少了40%，而潰壩的例子顯示計(jì)算時(shí)間減少了60%。

要成為一名出色的 CFD 工程師，必須牢牢掌握 CFD 模擬的設(shè)置和結(jié)果，并深入了解所涉及的基礎(chǔ)物理原理。

先講解渦激振動(dòng)的流體力學(xué)原理（卡門(mén)渦街形成機(jī)制），再演示流場(chǎng)建模（風(fēng)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置、結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置）、耦合分析設(shè)置（流場(chǎng)與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力耦合參數(shù)），最后通過(guò)結(jié)果分析（流場(chǎng)速度云圖、結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移曲線），復(fù)盤(pán)理論與操作的對(duì)應(yīng)關(guān)系，幫你理解流場(chǎng)特性如何影響結(jié)構(gòu)響應(yīng)；2) 案例二：高速流體沖擊分析。

在水力設(shè)計(jì)上，可借助于ANSYS數(shù)值模擬進(jìn)行磨損預(yù)測(cè)分析。

在數(shù)值仿真領(lǐng)域FSI概念擴(kuò)展到一般性的CFD模型和FEA模型的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。 FSI真實(shí)案例：大橋與風(fēng)場(chǎng)組成了耦合系統(tǒng)，大風(fēng)產(chǎn)生了一定頻率的卡門(mén)渦脫落，這個(gè)頻率與耦合系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)固有頻率相近，使系統(tǒng)發(fā)生了共振，大橋劇烈晃動(dòng)直至崩塌。

在數(shù)值仿真領(lǐng)域FSI概念擴(kuò)展到一般性的CFD模型和FEA模型的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。FSI真實(shí)案例：大橋與風(fēng)場(chǎng)組成了耦合系統(tǒng)，大風(fēng)產(chǎn)生了一定頻率的卡門(mén)渦脫落，這個(gè)頻率與耦合系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)固有頻率相近，使系統(tǒng)發(fā)生了共振，大橋劇烈晃動(dòng)直至崩塌。