全球的海流能源豐富，但流速普遍偏低（<1.5m/s）。傳統(tǒng)的海流能利用裝置（如水下渦輪機(jī)和水下風(fēng)車）的起動流速較高（>2.0m/s），對廣泛分布的低流速海流適應(yīng)性較差。近年來，一種低流速海流能的高效利用裝置——VIVACE(Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy)逐步得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重視，其應(yīng)用前景廣闊。對于VIVACE陣列海流能發(fā)電來說，更大的圓柱振幅和更快的振動速度意味著更多的振動機(jī)械能，即更高的能量利用率。更寬的振動響應(yīng)流速區(qū)間則表示能被VIVACE利用的海流流速范圍也更廣泛，即更好的海流適應(yīng)性。本文以VIVACE陣列海流能利用為工程背景，針對圓柱群流致振動的熱點(diǎn)問題開展了數(shù)值模擬和機(jī)理分析研究。 本文對串列圓柱流致振動的流固耦合問題采用以下方法進(jìn)行求解。采用不可壓縮粘性流體的N-S方程作為流體運(yùn)動的控制方程，對時間和空間均采用二階格式進(jìn)行離散，利用共軛梯度法迭代求解壓力泊松方程得到壓強(qiáng)值；物體運(yùn)動控制方程采用牛頓第二定律，采用具有二階精度的時間離散格式進(jìn)行求解；應(yīng)用嵌入式迭代浸入邊界法處理流固耦合問題，流固耦合...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1VIVACE陣列在海床上的安裝效果圖（上）和模塊構(gòu)造示意圖

在當(dāng)前較低的能量利用率水平下，VIVACE陣列海流能發(fā)電的發(fā)電優(yōu)得到了充分的體現(xiàn)，如果能進(jìn)一步提高其效能，則其應(yīng)用前景將更加圖1-1VIVACE陣列在海床上的安裝效果圖（上）和模塊構(gòu)造示意圖

圖1-2四種不同的尾渦結(jié)構(gòu)

當(dāng)水流經(jīng)過串列圓柱（兩個或多個）時，若圓柱間距適當(dāng)，下游圓柱將處于上游圓柱的尾流中。從上游圓柱脫落的旋渦不斷“撞擊”下游圓柱，并圖1-2四種不同的尾渦結(jié)構(gòu)

圖1-3串列圓柱尾流模式示意圖

如圖1-3所示。當(dāng)1.0L/D1.21.8時，從上游圓柱分離下來的自由剪切層完全包裹下游圓柱，兩個圓柱像一個整體（模式A）；當(dāng)1.21.8L/D3.43.8時，自由剪切層重新附著在下游圓柱上，....

圖2-1傳統(tǒng)貼體網(wǎng)格（a）和浸入邊界法笛卡爾網(wǎng)格（b）

2.2浸入邊界法的控制方程圖2-1傳統(tǒng)貼體網(wǎng)格（a）和浸入邊界法笛卡爾網(wǎng)格（b）

本文編號：3925596