方腔流致振荡及噪声的数值研究

采用直接数值模拟方法,研究了低Reynolds数下L/D=2的方腔亚声速流致振荡现象及其诱导的噪声。结果表明,在所计算的参数范围内,振荡都是由Rossiter II模态主导;来流边界层变薄会导致低频成分的出现,其产生的直接原因是涡与后拐角撞击方式的切换,根源在于回流区与剪切层相互作用形式的不稳定。采用本征正交分解(POD)方法,分析了不同振荡形式所对应的本征模态涡结构及其与后拐角撞击方式的关系。计算得到并分析了声波的产生和传播过程,结果与已有实验结果和理论模型符合良好。

全被动式海流能量采集系统水动力学机理

采用计算流体力学方法研究基于振荡水翼的海流能量采集系统.该系统包含俯仰与升沉两自由度运动,升沉方向包含阻尼器,俯仰方向包含扭转弹簧,基于流致振荡的原理在均匀来流中形成周期性的能量采集状态.提出该能量采集系统的目的是为了缓解传统采集方式对海洋环境的破坏.在传统的基于旋转叶片的水轮机海流能量采集器中,高速旋转的叶片在叶尖形成高速流动,由此产生的噪音及高速流影响了海洋鱼类的迁徙.对转轴位置与弹簧刚度这2个参数进行研究.结果表明,在(b,kα)相空间中存在4种基本工作状态:1)水翼随着时间演化回到初始状态;2)周期性的俯仰与升沉运动;3)在0°角附近小幅度俯仰振荡而升沉方向沿某一方向漂移;4)由于不规则振荡及升沉方向的大位移,计算发散.其他结论包括:1)最大能量采集效率接近20%;2)与前人研究相比,能够在更大的参数范围内采集到稳定能量.