Влияние положения оси вращения цилиндра на его вращательные колебания в воздушном потоке
DOI:
https://doi.org/10.21638/11701/spbu01.2016.216Аннотация
Экспериментально изучаются установившиеся вращательные колебания круговых цилиндров в воздушном потоке. Цилиндры закреплены на упругой пружинной подвеске, которая позволяет совершать вращательные колебания вокруг оси, перпендикулярной вектору скорости набегающего потока. Полупроводниковый тензопреобразователь С-50, присоединенный к РС-осциллографу Velleman PCS500A, измеряет зависимость натяжения одной из пружин подвески от времени. Результаты измерения натяжения пружины используются для определения амплитуды установившихся вращательных колебаний цилиндра в потоке. На основе экспериментальных данных, полученных при различных скоростях воздушного потока, определены параметры математической модели, описывающей колебания цилиндра в потоке. Испытания проводились для цилиндров с удлинениями 1,5, 2 и 3 при нескольких положениях оси вращения. Для цилиндра удлинения 2 максимальная амплитуда колебаний наблюдается, когда ось вращения проходит через геометрический центр цилиндра. Амплитуда колебаний цилиндра с удлинением 1,5 превосходит амплитуду колебаний цилиндра с удлинением 2, если расстояние от оси вращения до подветренного торца равно диаметру цилиндра. Но в такой конфигурации колебания не развиваются из состояния покоя. Во всех экспериментах изменялся в пределах нескольких градусов равновесный угол наклона оси цилиндра по отношению к вектору скорости набегающего потока. Математическая модель правильно описывает влияние угла наклона на амплитуду колебаний. Библиогр. 14 назв. Ил. 6.Скачивания
Данные скачивания пока недоступны.
Библиографические ссылки
Литература
1. Parkinson G.V., Smith J.D. The square prism as an aeroelastic non-linear oscillator // Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics. 1964. Vol. 17. P. 225-239.
2. Люсин В.Д., Рябинин А.Н. Исследование влияния удлинения призмы на ее аэродинамические характеристики и амплитуду колебаний при галопировании // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2011. Вып. 2. С. 139-145.
3. Ryabinin A.N., Lyusin V.D. Galloping of small aspect ratio square cylinder // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2015. Vol. 10, N 1. P. 134-138.
4. Рябинин А.Н., Тюрин Б.Ф. Поведение груза, подвешенного под вертолетом // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. 1993. Вып. 1. С. 87-91.
5. Рябинин А.Н. Колебания маятника со стабилизатором в воздушном потоке // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. 1997. Вып. 2. С. 71-77.
6. Габдылхакова В.Г., Рябинин А.Н. Экспериментальное исследование вращательных колебаний призмы в воздушном потоке // Седьмые Поляховские чтения. Тезисы докладов Международной научной конференции по механике, Санкт-Петербург, 2-6 февраля 2015 г. М., 2015. С. 92.
7. Рябинин А.Н. Некоторые задачи аэродинамики плохообтекаемых тел. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1997.
8. Лущенко И.В., Рябинин А.Н. Экспериментальные исследования колебаний цилиндра в воздушном потоке // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2007. Вып. 2. С. 120-123.
9. Рябинин А.Н., Титаренко И.С. Исследование вращательных колебаний параллелепипеда в потоке газа // Струйные, отрывные и нестационарные течения. XXII Юбилейный семинар. Тезисы докладов. СПб., 2010. С. 231-232.
10. Киселев Н.А., Рябинин А.Н. Вращательные колебания цилиндров // Седьмые Поляховские чтения. Тезисы докладов Международной научной конференции по механике. Санкт-Петербург, 2-6 февраля 2015 г. М., 2015. С. 109.
11. Киселев Н.А., Рябинин А.Н. Исследование вращательных колебаний цилиндра в воздушном потоке // Естественные и математические науки в современном мире. 2014. № 2(15). С. 83-87.
12. Белоцерковский С.М., Скрипач Б.К., Табачников В.Г. Крыло в нестационарном потоке газа. М., 1971. 768 с.
13. Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний / 4-е изд. М.: Наука, 1974. 504 с.
14. Ковалев М.А. О расчете и исследовании аэродинамических труб // Уч. зап. Ленингр. ун-та. 1939. Вып. 7. С. 61-86.
References
1. Parkinson G.V., Smith J.D., “The square prism as an aeroelastic non-linear oscillator”, Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics 17, 225–239 (1964).
2. Lyusin V. D., Ryabinin A.N., “Investigation of aspect ratio of the prism on its aerodynamic characteristics and the amplitude of oscillations during prism galloping”, Vestn. S.-Peterb. Un-ta. Ser. 1 Issue 2, 139–145 (2011) [in Russian].
3. Ryabinin A.N., Lyusin V.D., “Galloping of small aspect ratio square cylinder”, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 10(1), 134–138 (2015).
4. Ryabinin A.N., Tyurin B.F., “The behavior of the load suspended under a helicopter”, Vestn. S.-Peterb. Un-ta. Ser. 1 Issue 1, 87–91 (1993) [in Russian].
5. Ryabinin A. N., “Oscillations of the pendulum with stabilizer in the air stream”, Vestn. S.-Peterb. Un-ta. Ser. 1 Issue 2, 71–77 (1997) [in Russian].
6. Gabdylkhakova V.G., Ryabinin A. N., “Experimental study of the rotational oscillation of the prism in the air stream”, Seventh Polyakhov’s readings. Abstracts of the international conference on mechanics, St. Petersburg, 2–6 February 2015, p. 92 (Мoscow, 2015) [in Russian].
7. Ryabinin A.N., Some problems in aerodynamics of bluff bodies (Saint Petersburg, St. Petersb. Univ. Press, 1997) [in Russian].
8. Luschenko I.V., Ryabinin A. N., “Experimental studies of cylinder oscillations in the air stream”, Vestn. S.-Peterb. Un-ta. Ser. 1 Issue 2, 120–123 (2007) [in Russian].
9. Ryabinin A. N., Titarenko I. S., “Study of parallelepiped rotational oscillations in the gas flow”, Jet, separated and unsteady flow XXII jubilee seminar. Abstracts, 231–232 (Saint Petersburg, 2010) [in Russian].
10. Kiselev N. A., Ryabinin A.N., “The rotational oscillations of cylinders”, Seventh Polyakhov’s readings. Abstracts of the international conference on mechanics, St. Petersburg, 2–6 February 2015, p. 109 (Мoscow, 2015) [in Russian].
11. Kiselev N. A., Ryabinin A.N., “The study of cylinder rotational oscillations in the airflow”, Estestvennye i matematicheskie nauki v sovremennom mire N2(15), 83–87 (2014) [in Russian].
12. Belotserkovsky S.M., Skripach B.K., Tabachnikov V.G., A wing in non-stationary gas flow (Мoscow, 1971) [in Russian].
13. Bogoliubov N.N., Mitropolski Y.A., Asymptotic Methods in the Theory of Non-Linear Oscillations (Gordon and Breach, New York, 1961).
14. Kovalev M.A., “On calculation and investigation
Загрузки
Опубликован
19.10.2020
Как цитировать
Рябинин, А. Н., & Киселев, Н. А. (2020). Влияние положения оси вращения цилиндра на его вращательные колебания в воздушном потоке. Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия, 3(2), 1. https://doi.org/10.21638/11701/spbu01.2016.216
Выпуск
Раздел
Механика
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
