[发明专利]一种基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法

权利要求书

1.一种基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，包括：

步骤1、将旋转椭圆柱物理模型引入预构建的外流场中，获得对应的流场物理模型；

步骤2、采用高精度数值模拟方法对流场物理模型进行仿真，获得流场随时间分布情况以及旋转椭圆柱的运动数据；

步骤3、根据步骤2获得的数据，对旋转椭圆柱的振动响应结果进行分析，获得振幅变化特征以及锁定时折合速度随旋转频率变化的规律。

2.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤1中，所述旋转椭圆柱物理模型包括椭圆柱的旋转角速度，长径比，以及流向方向的弹性系数和结构阻尼。

3.根据权利要求1或2所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤1中，所述旋转椭圆柱物理模型的振动约束方程如下：

式中，k为弹性系数，c为结构阻尼，m为质量，t为时间。

4.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤1中，所述外流场包括速度入口、压力出口、上下对称边界，所述外流场的横向长度满足拥塞率小于1％进行设定。

5.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤2中，所述高精度数值模拟方法包括四阶龙格库塔法求解二阶振动方程和重叠网格方法求解流场，在预设时间步长下与恒定转速下进行仿真。

6.根据权利要求5所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，所述时间步长的取值范围为Δt≤0.000255T_rot，T_rot为椭圆柱旋转一周的时间。

7.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤2中，所述旋转椭圆柱的运动数据包括每一长径比和转速组合下至少10个折合速度对应的振动响应结果。

8.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤3中，所述振幅变化特征包括不同长径比和不同转速组合下主动旋转椭圆柱的流向峰值振幅分布，以及旋转椭圆柱的振幅数据与相近雷诺数下非旋转椭圆柱振幅结果对比。

9.根据权利要求1所述的基于主动旋转椭圆柱的流致振动能量利用方法，其特征在于，在步骤3中，所述锁定时折合速度随旋转频率变化的规律表达式如下：

式中，f_rot为旋转频率，U为实际流速，D为旋转椭圆体的长轴长度，U^*为当前转速对应锁定时的折合速度。