(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211248512.0 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 罗竹梅　张晓旭　卿山　李俊　 高所明　 (74)专利代理 机构 昆明明润知识产权代理事务 所(普通合伙) 53215 专利代理师 张云 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于熵理论的圆柱体涡激振动低速水 流能俘能最佳工况的分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于熵理论的圆柱体涡激 振动低速 水流能俘能最佳工况的分析方法， 属于 涡激振动俘能技术领域。 该基于熵理论的圆柱体 涡激振动低速水流能俘能最佳工况的分析方法， 其具体步骤包括： 确定圆柱体涡激振动低速水流 能俘能的工况范围； 建立俘能结构的模型通过建 立俘能结构的模 型， 确定俘能结构流场内的流体 分布信息以及熵理论分析； 将确定得到的圆柱体 上端分支中实验流速U和约化速度Ur范围通过计 算得到不同上端分支中实验流速U和约化速度Ur 下对应的总熵， 总熵最小即能量损失熵产最小的 约化速度Ur为俘能最佳工况， 此最佳工况下涡激 振动低速 水流能俘能的俘能效率最高。 本方法相 较现有方法具有更 快和更精准的优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115544914 A 2022.12.30 CN 115544914 A 1.一种基于熵理论的圆柱体涡激振动低速水流 能俘能最佳工况的分析方法， 其特征在 于具体步骤 包括： (1)确定圆柱体涡激振动低速水流能俘能的工况 范围 根据下列公式确定圆柱体上端分支中实验流速U和约化速度Ur的范围： 公式中Re为雷诺数， V为 流体的粘滞系数， D为圆柱体直径； 公式中D为圆柱体直径， fn为固有频率、 俘能结构在水中的固有频率fn＝ 1.46HZ； 通过公式， 确定得到 0.7m/s≤U≤1.4m/s； 同时5≤Ur≤10下的不同工况 下圆柱体涡激振动低速水流能俘能的范围； (2)建立俘能结构的模型 根据圆柱体的圆柱体直径D、 质量比m*和质量阻尼比m*ζ， 建立俘能结构的模型； (3)通过步骤(2)建立俘能结构的模型， 确定俘能结构流场内的流体分 布信息以及熵理论分析； (3.1)流体分布信息 根据方程 获得流体分布信息， 式中xi为x方向的笛卡 尔坐标系， xj为y方向的笛卡尔坐标系， 和 为对应的i方向速度分量和速度变化， 和 为对应的j方向速度分量和速度变化， t为时间， P为压力， ρ 和 μ为 流体的密度和动力粘度； (3.2)熵理论分析 由以下公式计算俘能结构的能量损失熵产 分布情况： μeff为有效动力粘度， 计算公式为 μeff＝ μ+ μt 式中， μ表示层流动态粘度； μt表示湍流动态粘度； 为平均速度在x、 y、 z方向 上的分量； x1、 x2、 x3为x、 y、 z方向； T为温度； 由速度波动引起的局部产生熵计算公式如下： 式中β ＝0.09为经验常数； ρ 为 流体密度； ω为湍动能耗散率； k 为湍流强度； T为温度； 因此， 在整个流 域内集成LEPR可以获得总的产生熵， 表达方式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544914 A 2其中V为整个流 域； (4)俘能最佳工况 将步骤(1)确定得到的圆柱体上端分支中实验流速U和约化速度Ur范围通过步骤(3.2) 计算得到不 同上端分支中实验流速U和约化速度Ur下对应的总熵， 总熵最小即能量损失熵 产最小的约化速度Ur为俘能最佳工况， 此最佳工况下涡激振动低速水流能俘能的俘能效率 最高。 2.根据权利要求1所述的基于熵理论的圆柱体涡激振动低速水流 能俘能最佳工况的分 析方法， 其特征在于： 所述步骤(2)中圆柱体直径D ＝0.1m， 长L＝0.5m， 质量比m*＝2.4， 质量 阻尼比m*ζ ＝0.013 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544914 A 3