【摘 要】
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斑海豹依靠其具有波状外形的胡须,可感知猎物尾迹流场中的涡流,进而循迹追踪.对斑海豹胡须感知涡流特征的机制进行研究具有重要的科学意义和应用价值.本文根据斑海豹胡须的外形参数,制作了1:30的实验模型,在水槽中研究了均匀流场和尾迹流场中单个胡须模型和胡须模型阵列的单自由度流致振动特性,分析了模型振动响应与涡流特征的关联.结果表明,在均匀流场中,零攻角条件下,胡须的波状外形具有显著的抑振作用,胡须模型在一定的折合流速范围内具有较低的振动幅值;而当来流攻角较大时(α≥30°),振幅显著提高.在固定圆柱形成的尾迹流
【机 构】
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天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津300350;天津大学机械工程学院, 天津 300350
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斑海豹依靠其具有波状外形的胡须,可感知猎物尾迹流场中的涡流,进而循迹追踪.对斑海豹胡须感知涡流特征的机制进行研究具有重要的科学意义和应用价值.本文根据斑海豹胡须的外形参数,制作了1:30的实验模型,在水槽中研究了均匀流场和尾迹流场中单个胡须模型和胡须模型阵列的单自由度流致振动特性,分析了模型振动响应与涡流特征的关联.结果表明,在均匀流场中,零攻角条件下,胡须的波状外形具有显著的抑振作用,胡须模型在一定的折合流速范围内具有较低的振动幅值;而当来流攻角较大时(α≥30°),振幅显著提高.在固定圆柱形成的尾迹流场中,胡须模型在一定的圆柱间距范围内发生大幅振动,振动频率与尾流的泄涡频率锁定,表现为明显的双峰模式,这与均匀流场中胡须模型的单频振动模式明显不同.尾迹流场中,胡须模型的振动幅值受来流条件影响大,但振动频率较为稳定.在均匀流场和尾迹流场中,除个别折合流速外,阵列布置胡须模型的振动幅值和频率与单个胡须模型相近,相邻胡须模型之间相互干扰不显著.
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