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并列双圆柱绕流气—固脉动信号同步测量与分析

作　者: 严立铖
导　师: 麻伟巍
学　校: 东华大学
专　业: 固体力学
关键词: 并列双圆柱双稳态时频分析微脉动信号气-固同步测量
分类号: O35
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 26次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
符号表  8-12
第一章绪论  12-22
  1.1 引言  12-13
  1.2 脉动信号研究基础及技术现状  13-15
  1.3 信号处理的方法  15-16
  1.4 圆柱绕流自由剪切流的转捩  16-17
  1.5 圆柱扰流的基本概念及研究现状  17-20
    1.5.1 边界层理论及涡的脱落  17-18
    1.5.2 单圆柱绕流  18
    1.5.3 双圆柱绕流  18-19
    1.5.4 其它研究  19-20
  1.6 本实验脉动测量的理论依据及内容  20-22
    1.6.1 本实验脉动测量研究的理论条件  20
    1.6.2 本实验的内容  20-22
第二章实验仪器和装置方案设计  22-33
  2.1 实验仪器  22-25
    2.1.1 实验风洞  22-23
    2.1.2 动态应变仪和数据采集仪  23-24
    2.1.3 热线风速仪  24-25
    2.1.4 高速集群计算机  25
  2.2 实验装置设计及改造  25-26
    2.2.1 风洞的改造  25
    2.2.2 固体装置的设计  25-26
    2.2.3 气体支架的设计  26
  2.3 实验同步信号的采集技术  26-31
    2.3.1 圆柱固体的信号采集技术  26-29
    2.3.2 热线风速仪的电压放大器 AC 与 DC 设置技术  29-30
    2.3.3 标准信号的程序鉴别  30-31
  2.4 同步测量的实验设计  31-33
    2.4.1 气体多探头同步测量的实验设计  31-32
    2.4.2 双圆柱同步测量的实验设计  32
    2.4.3 气—固同步测量的实验设计  32-33
第三章气体数据分析  33-60
  3.1 Wigner-Ville 分布  33-43
  3.2 傅立叶变换  43-50
  3.3 经验模态分解  50-57
  3.4 CFD 计算模拟  57-60
第四章固体数据分析  60-74
  4.1 固体信号的经验模态分解及 Hilbert 能谱  60-69
    4.1.1 经验模态分解  61-65
    4.1.2 Hilbert 能谱图  65-69
  4.2 时域信号及脉动压力分析  69-72
    4.2.1 时域信号  69-70
    4.2.2 脉动压力  70-72
  4.3 CFD 计算模拟  72-74
第五章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-84
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  84-85
致谢  85

并列双圆柱绕流气—固脉动信号同步测量与分析

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