偏心圆柱绕流柱体运动特征及能量转化特性的研究

STUDY ON THE MOTION CHARACTERISTICS AND ENERGY TRANSFORMATION OF ECCENTRIC CYLINDER FLOW

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中文摘要：为研究偏心圆柱绕流柱体的运动特征及其转化海流能等低流速流体能量的特性,开展了偏心圆柱绕流试验研究,测量了角度摆动、扭矩变化规律,分析了偏心圆柱的运动特征、水动力学性能,以及偏心圆柱绕流摆动动力学系统的混沌特性,计算了平均输出功率与能量转化效率.结果表明:偏心圆柱绕流摆动需要一定的启动流速,来流雷诺数大于一定数值时,发生偏心圆柱的摆动频率锁定现象;偏心圆柱绕流转化流体能量的效率与阻尼呈线性正比关系,随来流雷诺数的增大而减小,最大转化效率可达37％.偏心圆柱绕流摆动系统为一弱混沌系统,其运动规律可近似由线性方程拟合.依据斯特劳哈尔相似准则和拟合的运动规律预测了原型偏心圆柱绕流的运动规律和能量转化效率.研究成果可为海流能开发利用装备的设计研发提供理论基础和试验依据.

作者：

魏昊天、崔启源、王玉川、谭磊

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作者单位：

西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西,杨凌712100

清华大学能源与动力工程系,水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084

关键词：

海流能偏心圆柱绕流模型试验运动特征能量转化

基金：

水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金国家自然科学基金

项目编号：

sklhse-2020-E-0451509209

出版年：

2023

DOI：

10.6052/j.issn.1000-4750.2021.10.0826

工程力学

中国力学学会

工程力学

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.083

ISSN：1000-4750

年,卷(期)：2023.40(5)

参考文献量6