[發(fā)明專利]一種考慮長(zhǎng)徑比影響的浮式圓柱渦激運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810132728.8
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108414191A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫洪源;肖素雅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

1.一種考慮長(zhǎng)徑比影響的浮式圓柱渦激運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于：包括波流水槽和浮式圓柱模型，浮式圓柱模型豎直漂浮在波流水槽內(nèi)，四根在同一平面兩兩垂直的彈性系泊纜一端固定在浮式圓柱模型上、另一端固定在水槽內(nèi)壁，浮式圓柱模型的直徑兩端分別安裝有兩個(gè)橫流向壓力傳感器和兩個(gè)順流向壓力傳感器，順流向壓力傳感器布置在水槽來(lái)流方向的浮式圓柱模型直徑兩端，橫流向壓力傳感器所在直徑垂直于來(lái)流方向的直徑，用于測(cè)量橫流向與順流向的動(dòng)水壓力，浮式圓柱模型頂部安裝加速度傳感器，用來(lái)獲得橫流向及順流向位移；通過(guò)調(diào)整浮式圓柱模型的壓載重量及水槽內(nèi)水面高度，來(lái)改變模型的吃水，并始終保持圓柱的漂浮狀態(tài)，獲得多種長(zhǎng)徑比的浮式圓柱模型效果。

2.按照權(quán)利要求1所述一種考慮長(zhǎng)徑比影響的浮式圓柱渦激運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于：所述浮式圓柱模型為有機(jī)玻璃材質(zhì)的圓柱體模型，高度h為0.35m，直徑D為0.1m，自重為0.7kg，在模型上標(biāo)注吃水刻度。

3.按照權(quán)利要求1所述一種考慮長(zhǎng)徑比影響的浮式圓柱渦激運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于：所述水槽的來(lái)流處安裝消波裝置用來(lái)減小波浪的影響，造流系統(tǒng)采用兩臺(tái)循環(huán)式潛水泵，利用計(jì)算機(jī)改變水泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)水槽內(nèi)流速，水槽內(nèi)安裝流速儀，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集橫流向壓力傳感器、順流向壓力傳感器、加速度傳感器和流速儀的數(shù)據(jù)。

4.按照權(quán)利要求1所述一種考慮長(zhǎng)徑比影響的浮式圓柱渦激運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)的分析方法，其特征在于：靜水條件下的自由衰減試驗(yàn)，以y表示橫蕩運(yùn)動(dòng)，則靜水中模型橫蕩運(yùn)動(dòng)方程表示為：

其中，y分別為模型橫蕩的加速度、速度和位移；I為模型橫蕩方向的質(zhì)量或慣性矩；N為阻尼力系數(shù)；k為橫蕩方向上的系統(tǒng)剛度系數(shù)；

令為橫蕩運(yùn)動(dòng)方向上的衰減系數(shù)，為橫蕩運(yùn)動(dòng)的固有頻率，則橫蕩運(yùn)動(dòng)微分方程表示為：

通解為：y＝e^-υt[c₁cosω＇_yt+c₂sinω＇_yt]

其中：

式中，ω＇_y為考慮了水阻尼條件下的模型橫蕩運(yùn)動(dòng)固有圓頻率，在靜水自由衰減試驗(yàn)中，主要考慮勢(shì)流阻尼，由于υ極小，ω＇_y與固有圓頻率ω_y相差無(wú)幾，所以認(rèn)為ω＇_y≈ω_y

令ζ為橫蕩運(yùn)動(dòng)無(wú)因次阻尼比；

采用快速傅里葉變換得到固有周期T_y，半個(gè)周期內(nèi)，橫蕩運(yùn)動(dòng)幅值的絕對(duì)值變化：