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低雷诺数下偏心扭转圆柱涡激振动特性研究
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作者 孙旭 SUHC.Steve 张家忠 《力学与实践》 2025年第1期87-97,共11页
横掠外流冲击下细长圆柱结构涡激振动问题在工程中广泛存在,已有研究多关注圆柱沿横向和/或流向的振动响应,对涡激扭转振动研究较少。本文采用流-固耦合数值模拟研究了偏心扭转圆柱在层流中的涡激振动特性。首先,建立了偏心扭转圆柱涡... 横掠外流冲击下细长圆柱结构涡激振动问题在工程中广泛存在,已有研究多关注圆柱沿横向和/或流向的振动响应,对涡激扭转振动研究较少。本文采用流-固耦合数值模拟研究了偏心扭转圆柱在层流中的涡激振动特性。首先,建立了偏心扭转圆柱涡激振动力学模型,推导了控制方程和边界条件。然后,将基于特征线算子分裂的有限元解法、双时间步法、边弹簧近似法、广义-α方法和松耦合迭代解法相结合,针对层流诱发刚体扭转振动开发了一种通用流-固耦合解法,并采用基准算例进行了验证。最后,通过流-固耦合数值模拟,系统分析了偏心距、雷诺数、质量比对层流中偏心扭转圆柱涡激振动振幅、频率、流体载荷的影响规律及机理。 展开更多
关键词 圆柱 层流 扭转振动 流-固耦合 数值模拟
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附属设施对三箱梁涡激振动特性的影响研究
2
作者 杨涵 郑史雄 马存明 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期176-183,共8页
为研究附属设施对三箱梁涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)的影响,以某公铁两用分离式三箱梁桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试验。试验设置了多组工况,分别用于研究检修车轨道、单个梁上附属设施以及附属设施组合对... 为研究附属设施对三箱梁涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)的影响,以某公铁两用分离式三箱梁桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试验。试验设置了多组工况,分别用于研究检修车轨道、单个梁上附属设施以及附属设施组合对三箱梁VIV的影响。对试验结果进行分析后发现,检修车轨道对三箱梁VIV特性的影响有限,公路风屏障会同时恶化竖向和扭转VIV,而铁路风屏障能够抑制VIV的发生,防撞护栏能够抑制竖向VIV但会激起扭转VIV。与防撞护栏相比,铁路风屏障在竖向VIV的抑制方面表现更为出色,而公路风屏障对竖向VIV的恶化作用要大于铁路风屏障和防撞护栏的抑制作用。公路风屏障是扭转VIV的主要激励源,带有公路风屏障的工况都产生严重的扭转VIV。通过计算流体动力学数值模拟,对三箱梁的流场特征进行了分析,结果发现附属设施促进了主梁间隙中漩涡的生成与发展,从而加剧了三箱梁的涡激振动。 展开更多
关键词 三箱梁 风洞试验 附属设施 振动(viv) 计算流体力学
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大跨度公铁两用双层钢桁桥涡激振动控制研究 被引量:3
3
作者 陈天瑀 马存明 +1 位作者 段青松 向鸿鑫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期12-19,共8页
桥梁的涡激振动主要受到主梁断面的气动外形、结构动力特性与来流特性的影响,而大跨桥梁是典型的风致敏感结构,所以在大跨度桥梁的设计中应当引起重视。以某大跨度公铁两用双层板桁组合桁架桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试... 桥梁的涡激振动主要受到主梁断面的气动外形、结构动力特性与来流特性的影响,而大跨桥梁是典型的风致敏感结构,所以在大跨度桥梁的设计中应当引起重视。以某大跨度公铁两用双层板桁组合桁架桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试验,研究了该主梁的涡激振动现象。通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟分析了其主梁断面的涡激振动机理,并且将展向周期摄动法应用于钢桁梁的涡激振动控制,采取了一系列气动控制措施来抑制主梁的涡激振动,其中L型分流板与波浪形风嘴完全抑制了主梁的涡激振动。还通过风洞试验研究了波浪形风嘴的几何参数对抑振效果的影响,试验结果表明,波浪形风嘴的抑振效果对幅值变化比较敏感,增大幅值可以有效抑制主梁的涡激振动。 展开更多
关键词 公铁两用桥 双层桁架梁 振动(viv) 气动措施 数值模拟 风洞试验
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大跨度双幅非对称平行主梁涡激振动干扰效应研究 被引量:2
4
作者 宋玉冰 遆子龙 +2 位作者 杨凌 李永乐 李泽腾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1-9,29,共10页
在双幅式桥梁的建设中,公路与铁路同层并排布置的大跨双幅非对称主梁属于较特殊的设计。由于公路桥与铁路桥的动力特性不一致、主梁尾流特性差异较大以及非对称双梁间存在特殊且显著的气动干扰,使得非对称双幅主梁的涡激振动特性更为复... 在双幅式桥梁的建设中,公路与铁路同层并排布置的大跨双幅非对称主梁属于较特殊的设计。由于公路桥与铁路桥的动力特性不一致、主梁尾流特性差异较大以及非对称双梁间存在特殊且显著的气动干扰,使得非对称双幅主梁的涡激振动特性更为复杂。为系统探究干扰效应对主梁涡振性能的影响,以一座大跨度公铁两用双幅桥为研究背景,开展了双幅主梁涡激振动风洞试验与流固耦合数值模拟,其中公路梁为Π型叠合梁,铁路梁为流线型箱梁。研究结果表明:公路梁位于迎风侧时出现了较大幅值的竖弯和扭转振动,且风速区间与结构振动频率具有典型涡振“锁定”特征,而位于背风侧时,振动现象基本消失;铁路梁位于迎风侧时未见明显振动现象,而位于背风侧时,试验观察到了大幅振动,且振幅具有迅速上升又迅速下落的特点,无明显“锁定”区间。数值流场表明,公路位于不同位置处(迎、背风侧)时,主梁附近涡结构的尺度与分布均有明显不同。当位于迎风侧时,下桥面腔内大尺度漩涡的存在以及涡结构的周期性变化是位于迎风侧时产生涡振的主要原因;当位于背风侧时,受干扰效应影响,下桥面腔内漩涡尺度减小,升力振荡频率改变,涡振锁定现象消失。铁路附近流场及压力分布表明:当位于迎风侧时,主梁附近流场稳定,自激升力近似为直流力;当位于背风侧时,受公路尾流的干扰,铁路表面存在较大面积的负压区,公路尾流的脉动导致了铁路气动升力的振荡,因而产生了大幅振动。研究了双幅非对称平行主梁间气动干扰效应对涡振性能的影响,揭示了涡振及气动干扰机理,为类似桥梁的工程设计提供了参考依据。 展开更多
关键词 桥梁工程 非对称双幅主梁 气动干扰 振动(viv) 风洞试验 数值模拟
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门式钢桥塔涡激振动特性及机理研究
5
作者 雷伟 王骑 +1 位作者 廖海黎 李志国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1-8,共8页
钢桥塔是一种高耸细柔结构,对风荷载十分敏感,易发生涡激振动。为研究某高度为217 m钢桥塔的涡激振动性能,开展了1∶100缩尺比下的自立状态气弹模型风洞试验。试验结果表明,0°~30°风向角下,在低风速区间发生了两塔柱同相涡激... 钢桥塔是一种高耸细柔结构,对风荷载十分敏感,易发生涡激振动。为研究某高度为217 m钢桥塔的涡激振动性能,开展了1∶100缩尺比下的自立状态气弹模型风洞试验。试验结果表明,0°~30°风向角下,在低风速区间发生了两塔柱同相涡激振动,在高风速区间发生了反相涡激振动。其中,同相和反相涡激振动的最不利风向角分别为0°和10°,塔柱同相顺风向位移和反相扭转角分别为609.5 mm和4.3°。进一步地,通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法研究了两类涡激振动的发生机理。数值模拟结果表明,两塔柱附近旋涡交替脱落的频率与桥塔的基阶自振频率接近,由此在塔柱两侧产生的周期性压力差使得桥塔发生同相和反相涡激振动。该研究结果和结论可为同类型钢桥塔的抗风设计提供一定参考。 展开更多
关键词 振动(viv) 钢桥塔 风洞试验 数值模拟
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深水铝合金隔水管涡激振动疲劳特性 被引量:13
6
作者 孙友义 陈国明 畅元江 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期100-104,共5页
铝合金隔水管(AAR)具有高比强度,在减轻重量的同时还可承受恶劣的海洋环境。涡激振动(VIV)是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素,也是隔水管设计过程中需要考虑的主要问题。基于一种模态叠加方法预测隔水管的VIV响应,通过大量分析... 铝合金隔水管(AAR)具有高比强度,在减轻重量的同时还可承受恶劣的海洋环境。涡激振动(VIV)是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素,也是隔水管设计过程中需要考虑的主要问题。基于一种模态叠加方法预测隔水管的VIV响应,通过大量分析,系统研究了铝合金隔水管在不同流动剖面下的VIV响应与疲劳特性。结果表明,AAR的涡致疲劳损伤依赖于流动剖面的形状,且在不同位置处差别较大。长度增加导致隔水管模态频率与模态曲率降低,使得隔水管具有更好的VIV疲劳特性。与常规钢制隔水管(SR)相比,铝合金隔水管具有较好的VIV疲劳特性。 展开更多
关键词 深水 铝合金隔水管 振动 viv分析 疲劳损伤
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涡激振动驱动的柱群结构俘获海流能的稳定性分析 被引量:3
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作者 罗竹梅 张立翔 +1 位作者 张晓旭 李丹 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期96-102,116,共8页
基于海流能发电涡激振动驱动俘获能量这一想法,对耦合连接的四圆柱结构在均匀海流流速下的自由涡激振动进行模拟发现:振动结构的响应幅值在较大和较小约化速度下,随组合间距比LH/D^2的变化相差较大。因此对U_r=5.71和U_r=14.29两种约化... 基于海流能发电涡激振动驱动俘获能量这一想法,对耦合连接的四圆柱结构在均匀海流流速下的自由涡激振动进行模拟发现:振动结构的响应幅值在较大和较小约化速度下,随组合间距比LH/D^2的变化相差较大。因此对U_r=5.71和U_r=14.29两种约化速度下结构位移幅值谱图、升力特性、相位差进行分析,结果表明:U_r=5.71时,不同间距比下各圆柱升力与位移间的相位角Φ不同,存在明显的主频且按较规则的正弦规律变化,四个圆柱对结构的振动都起激励作用,各圆柱俘获的水动能或转移到水流中的机械能相对稳定;而U_r=14.29时,各圆柱升力波动不规则,升力频率成分复杂,升力位移间的相位角Φ不明显,各圆柱俘获水动能不稳定,对结构振动起主要作用的是下游两圆柱。分析结果对柱群结构俘获海流能时其约化速度范围的确定有参考价值。 展开更多
关键词 海流能发电 振动(viv) 约化速度 水动能
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涡激振动发电装置水动力及功率特性实验研究 被引量:3
8
作者 李小超 徐伟 +1 位作者 周熙林 赵利平 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1370-1375,共6页
对不同负载、不同流速下圆柱振子所受流体升力、振动位移及发电机输出电压进行测试,分析能量传递和转换过程中的流体升力和动力响应特征,以及升力系数、位移幅值、转换功率及效率随流速的变化.结果表明,位移幅值和响应频率受负载电阻的... 对不同负载、不同流速下圆柱振子所受流体升力、振动位移及发电机输出电压进行测试,分析能量传递和转换过程中的流体升力和动力响应特征,以及升力系数、位移幅值、转换功率及效率随流速的变化.结果表明,位移幅值和响应频率受负载电阻的影响较小,发电机输出电压、输出功率及能量转换效率受负载电阻的影响较明显,随负载电阻的变化为非单调;当负载电阻增加到一定值时,其对升力的影响变得非常小.升力特征随约化速度的变化而变化.当约化速度小于5.0时,升力频率成分较为单一,频谱只有一个谱峰,其脉动曲线的正负幅值较对称;当约化速度大于5.0后,出现了倍频成分,使正幅值明显大于负幅值. 展开更多
关键词 振动(viv) 能量转换 升力 振动响应
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段塞流作用下海底悬跨管道涡激振动特性分析 被引量:3
9
作者 李效民 李胜 +1 位作者 顾洪禄 郭海燕 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期37-43,146,共8页
对海底悬跨管道在段塞流和涡激振动(VIV)耦合作用下的动力响应进行了数值模拟。基于向量式有限元(VFIFE)法考虑内部段塞流动,结合尾流振子模型建立了海底悬跨管道涡激振动分析模型,研究了不同Taylor气泡或液塞平移速度(v_(T)=3~5 m/s)... 对海底悬跨管道在段塞流和涡激振动(VIV)耦合作用下的动力响应进行了数值模拟。基于向量式有限元(VFIFE)法考虑内部段塞流动,结合尾流振子模型建立了海底悬跨管道涡激振动分析模型,研究了不同Taylor气泡或液塞平移速度(v_(T)=3~5 m/s)、不同液塞长度(L_(S)=15 D~45D)下悬跨管道的横向振动特性。结果表明:海底悬跨管道涡激振动的锁振区间受段塞流作用的影响有向后延展的趋势;Taylor气泡平移速度的增加、液塞长度的减小会显著增加锁振区间;液塞长度的增长将会增大管道振动响应幅值。 展开更多
关键词 悬跨管道 段塞流 振动(viv) 向量式有限元(VFIFE)法
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立管涡激振动高阶响应研究(英文) 被引量:1
10
作者 王人凤 陈科 +1 位作者 尤云祥 段金龙 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1100-1110,共11页
由于高阶响应对结构涡激振动存在显著影响,文中在考虑其影响的前提下利用经典Van der Pol尾流振子模型研究了立管在均匀流中的涡激振动特性。在尾流振子与结构模型的相互作用中同时考虑了一阶响应和高阶响应的影响,从而推导了一种考虑... 由于高阶响应对结构涡激振动存在显著影响,文中在考虑其影响的前提下利用经典Van der Pol尾流振子模型研究了立管在均匀流中的涡激振动特性。在尾流振子与结构模型的相互作用中同时考虑了一阶响应和高阶响应的影响,从而推导了一种考虑了一阶—高阶响应的涡激振动模型。并在此基础上,分析了考虑位移、速度和加速度三种不同右端耦合项作用下的响应特性。此外,还针对不同的质量阻尼比,比较了考虑高阶响应影响和未考虑高阶响应影响情况下系统的涡激振动特性。结果表明,考虑一阶—高阶响应的理论模型能更精确地反映该系统的振动特性。尾流振子和立管的运动幅值都有一定程度的增大。尽管计算结果显示高阶响应比一阶响应小若干个量级,但是不可以忽视高阶响应,因为它对一阶响应存在明显的影响。 展开更多
关键词 振动(viv) 流固耦合 VAN der Pol振子模型 一阶-高阶响应
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流致涡激振动压电发电风能采集技术模拟研究 被引量:6
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作者 杜小振 P.A.Mbango-Ngoma +2 位作者 常恒 张咪 王宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期168-174,200,共8页
为了实现风能驱动压电能量采集器振动发电,给野外生态环境检测传感器长期供能。研究流致涡激振动将层流风能转换为高频振动,提高压电发电效率。基于ANSYS软件流场分析的CFD数值仿真分析软件建立涡激振动尾流区域流场压电俘能发电模型。... 为了实现风能驱动压电能量采集器振动发电,给野外生态环境检测传感器长期供能。研究流致涡激振动将层流风能转换为高频振动,提高压电发电效率。基于ANSYS软件流场分析的CFD数值仿真分析软件建立涡激振动尾流区域流场压电俘能发电模型。设置多个流场激振特性监测点,分析流经钝体产生的涡街脱落尾流区空气压强,模拟波动气压驱动压电振动发电输出特性。采用三种钝体结构分析不同风速作用下钝体尾流区域漩涡脱落特性,研究钝体尾流区压力变化情况,优化系统气流动态特性,获取最佳能量采集区域。将涡激振动引起的波动空气流场与聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)压电薄膜结构结合,分析流致涡激压电薄膜振动变形特性与和输出电能。结果表明:尾流区域各点振动强度存在较大差别;风速增加,涡激振动频率增显著加;三角形钝体尾流区涡激振动强度较高,压电发电输出能量提高。 展开更多
关键词 风能 振动(viv) 压电能采集 聚偏氟乙烯(PVDF) 自供能
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考虑旋转自由度的涡激振动数值模拟研究 被引量:2
12
作者 康庄 倪问池 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期185-189,220,共6页
当前,对于涡激振动的研究主要集中在单自由度或双自由度弹性固定的圆柱上,分析其振幅、频率、相位等振动响应随约化速度的变化规律。对于考虑旋转自由度的涡激振动,由于受到实验装置以及测量手段等条件的制约,相关的研究并不多见。基于O... 当前,对于涡激振动的研究主要集中在单自由度或双自由度弹性固定的圆柱上,分析其振幅、频率、相位等振动响应随约化速度的变化规律。对于考虑旋转自由度的涡激振动,由于受到实验装置以及测量手段等条件的制约,相关的研究并不多见。基于OpenFoam软件,对考虑旋转自由度的低质量比圆柱涡激振动响应特性进行数值模拟研究。参照Williamson(2004)的实验,对双自由度低质量比圆柱进行数值模拟,在相同的边界条件下,对圆柱增加旋转自由度并进行数值模拟。通过对两种工况下涡激振动响应的对比分析,可以得出以下结论:圆柱在涡激振动过程中会发生艏摇现象。同时,艏摇现象的发生会对其振幅起小幅的抑制作用。此外,艏摇频率与横向振动频率一致,且艏摇幅度与尾涡形式有关。 展开更多
关键词 振动(viv) 旋转自由度 数值模拟 艏摇
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利用延迟反馈控制柔性圆柱涡激振动数值研究
13
作者 邹琳 王程 +2 位作者 徐劲力 陶凡 左红成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期193-201,共9页
以三维细长柔性圆柱为研究对象,基于结构梁振动模型和尾流振子模型,采用二阶中心有限差分方法求解耦合方程,研究延迟反馈控制作用下柔性圆柱的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)响应特性。研究发现:柔性圆柱的振动幅值和振动频率... 以三维细长柔性圆柱为研究对象,基于结构梁振动模型和尾流振子模型,采用二阶中心有限差分方法求解耦合方程,研究延迟反馈控制作用下柔性圆柱的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)响应特性。研究发现:柔性圆柱的振动幅值和振动频率会随着延迟时间τ的增加呈现周期性变化,不同的延迟时间τ耦合不同的延迟增益k_(d),可以实现柔性圆柱不同振动幅值和振动频率的控制;在耦合延迟增益(k_(d))符号相反时,变化曲线会有半个周期的相位差;且延迟时间τ并不能改变振幅峰值,其大小只与延迟增益k_(d)有关。理论分析证明:当τ不断增加时,振动频率f和波数k会趋向于定值。该研究提出的延迟反馈方法能够有效控制柔性圆柱的涡激振动,为海洋立管等柔性钝体的振动控制提供新的方法和思路。 展开更多
关键词 柔性圆柱 尾流振子 振动(viv) 延迟反馈 数值计算
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基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动数值模拟研究
14
作者 董国朝 曾梦竹 +3 位作者 韩艳 许育升 吴肖波 罗楚钰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期221-230,248,共11页
为提高双幅钢箱梁涡激振动性能,以某三跨钢箱连续梁桥为研究背景,提出了基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动抑制措施。采用计算流体动力学方法研究了主动吸气控制措施对双幅钢箱梁涡激振动的抑制效果。结合Fluent用户自定义函数(user... 为提高双幅钢箱梁涡激振动性能,以某三跨钢箱连续梁桥为研究背景,提出了基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动抑制措施。采用计算流体动力学方法研究了主动吸气控制措施对双幅钢箱梁涡激振动的抑制效果。结合Fluent用户自定义函数(user defined function,UDF)和“动网格”技术,计算了双幅钢箱梁的涡激振动响应。通过对比风洞试验和数值模拟计算结果,验证了数值模拟方法的可靠性。从能量输入机制、流场等角度分析了主动吸气控制措施的抑振机理。研究结果表明,主动吸气控制措施能有效抑制双幅钢箱梁的涡激振动。吸气源的布置及吸气气流速率的大小均会影响对涡激振动的控制效果。吸气气流与回流相互作用,从而有效地抑制了桥梁的涡激振动。 展开更多
关键词 双幅钢箱梁 振动(viv) 主动吸气控制 数值模拟 能量输入机制
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质量比对近壁面两向自由度圆柱涡激振动的影响 被引量:3
15
作者 刘旭菲 陈威霖 及春宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期267-274,共8页
该研究系统地考察质量比对两向自由度近壁面圆柱涡激振动(VIV)的影响。圆柱的质量比为m^(*)=2,10和20,间隙比、雷诺数和折合流速分别为G/D=0.6,Re=100和U_(r)=3~12。为使圆柱获得更大的振幅,将系统阻尼比设为零。研究发现,随质量比的增... 该研究系统地考察质量比对两向自由度近壁面圆柱涡激振动(VIV)的影响。圆柱的质量比为m^(*)=2,10和20,间隙比、雷诺数和折合流速分别为G/D=0.6,Re=100和U_(r)=3~12。为使圆柱获得更大的振幅,将系统阻尼比设为零。研究发现,随质量比的增加,圆柱的振动开始于更高的折合流速,且振幅更小一些。由于受到壁面边界层的影响,圆柱运动轨迹为雨滴型,但当m^(*)≥10且折合流速较小时,运动轨迹呈现为类8字型。对尾流模式来说,当振幅较小时,均为1S模式;而振幅较大时,为C+S模式或2S模式;迟滞发生后,m^(*)=2工况为1S模式,而m^(*)≥10工况为稳定尾流。此外还发现,圆柱涡激振动的迟滞现象与壁面边界层重复着的双稳态性有关。当增折合流速时,壁面边界层周期性地重复着于圆柱上表面,对圆柱上侧剪切层的发展起到了显著的促进作用,从而激励了更大的振幅;而当减折合流速时,壁面边界层从圆柱下侧通过,抑制了下侧剪切层发展。 展开更多
关键词 振动(viv) 圆柱 两自由度 近壁面 质量比
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深海立管顺流与横流耦合涡激振动中的内流效应分析 被引量:4
16
作者 赵桂欣 孟帅 +2 位作者 车驰东 赵创业 张文龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期7-13,共7页
深海立管因长径比大幅增加导致柔性增强、内流效应凸显,其在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应尚未得到很好理解。采用半经验时域涡激振动水动力模型,建立深海立管在均匀洋流下的横向和纵向耦合振动方程,并利用有限元法求解,探究不同... 深海立管因长径比大幅增加导致柔性增强、内流效应凸显,其在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应尚未得到很好理解。采用半经验时域涡激振动水动力模型,建立深海立管在均匀洋流下的横向和纵向耦合振动方程,并利用有限元法求解,探究不同内流速度、内流密度和洋流下立管在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应。研究发现,当洋流速度和内流密度一定时:①内流效应可使系统固有频率降低,因此随着内流速度增加,顺流和横流涡激主导频率可能脱离激励区,主导模态转移到高阶,同时主导频率发生阶跃增加;②立管横向位移均方根最大值是增加还是减少取决于横向涡激主导频率是接近还是远离涡脱频率;③当横流向涡激振动主导模态不变时,由于内流效应可以降低系统刚度,顺流向的静态位移随着内流速度的增加而逐步增加,当横流向主导模态转移至高阶时,顺流向的拖曳力系数会发生突然减少导致静态位移呈现阶跃性下降;④内流效应对顺流向振动有着不可忽略的影响。立管顺流向振动响应是内流效应、拖曳力(受横流向涡激响应影响)和顺流向涡激流体力联合作用的结果。 展开更多
关键词 内流效应(IFE) 横流向(CF) 振动(viv) 主导模态转移 顺流向静态位移 顺流向振动响应
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均匀流场中阶梯圆柱涡激振动试验研究 被引量:2
17
作者 殷彤 及春宁 +1 位作者 宋立群 袁德奎 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期258-265,共8页
对均匀流场中雷诺数Re=450~6 000内的阶梯圆柱涡激振动(VIV)进行了试验研究,并考虑了大直径段覆盖率R和直径比D/d的影响。结果表明:当R=25%~75%时,阶梯圆柱振动响应出现“过渡分支”。在过渡分支上,圆柱振幅逐渐增大,升力先增后减。随... 对均匀流场中雷诺数Re=450~6 000内的阶梯圆柱涡激振动(VIV)进行了试验研究,并考虑了大直径段覆盖率R和直径比D/d的影响。结果表明:当R=25%~75%时,阶梯圆柱振动响应出现“过渡分支”。在过渡分支上,圆柱振幅逐渐增大,升力先增后减。随着覆盖率R和直径比D/d增加,过渡分支逐渐变宽,初始分支持续收窄。研究还发现了阶梯圆柱涡激振动中的“双锁定”现象:在锁定区间内,阶梯圆柱振动频率随折合流速的增加先后锁定在两个频率上,且第一锁定频率略低于第二锁定频率。两次锁定与响应分支间存在明显的对应关系。 展开更多
关键词 阶梯圆柱 振动(viv) 覆盖率 直径比 双锁定
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高速铁路大跨度桥梁涡激振动振幅限值研究 被引量:10
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作者 赵会东 陈良江 +1 位作者 肖海珠 阎武通 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期49-55,共7页
为研究适用于大跨度铁路桥梁的涡振振幅限值,基于我国现行铁路规范和养护维修规则中的相关规定,提出了基于车体加速度峰值及其变化率的铁路桥梁竖弯涡振振幅限值和基于车体加速度及最大倾角的扭转涡振振幅限值建议取值。经研究建议:①... 为研究适用于大跨度铁路桥梁的涡振振幅限值,基于我国现行铁路规范和养护维修规则中的相关规定,提出了基于车体加速度峰值及其变化率的铁路桥梁竖弯涡振振幅限值和基于车体加速度及最大倾角的扭转涡振振幅限值建议取值。经研究建议:①加速度峰值不超过0.4 m/s^(2);加速度变化率限值对于列车速度低于和高于300 km/h时分别取0.25 m/s^(3)、0.2 m/s^(3),取此两项指标计算的最小幅值作为竖弯振幅限值。②列车速度分别为250,300,350 km/h时,单位长度车体倾角限值分别取0.60‰,0.50‰,0.42‰rad;一线两股钢轨间的变形差限值在列车速度低于和高于250 km/h时分别取5 mm和4 mm;车体最大倾角不超过0.04 rad;取上述各项指标计算的最小幅值作为扭转振幅限值。对五峰山长江大桥的案例分析结果表明,本文建议的幅值限值考虑了大跨度铁路桥梁的行车特点和性能要求,相较《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)的涡振幅值限值更为严格。 展开更多
关键词 铁路桥 振动 竖弯 扭转 振幅限值 行车性能
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带防撞栏杆扁平箱梁高阶模态涡激振动的CFD研究 被引量:10
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作者 祝志文 石亚光 颜爽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期228-234,277,共8页
为研究大跨度桥梁常用扁平箱梁带防撞栏杆时的高阶模态涡激振动(VIV)特性,基于雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程、SST k-ω湍流模型和动网格技术求解扁平箱梁的绕流场并获得气动力,将Newmark-β算法代码嵌入到用户自定义函数(UDF)求解... 为研究大跨度桥梁常用扁平箱梁带防撞栏杆时的高阶模态涡激振动(VIV)特性,基于雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程、SST k-ω湍流模型和动网格技术求解扁平箱梁的绕流场并获得气动力,将Newmark-β算法代码嵌入到用户自定义函数(UDF)求解该气动力作用下的桥梁动力响应,开展了大带东桥主桥加劲梁断面高阶模态涡激振动响应的预测,模拟雷诺数为3.18×10^(4)~6.10×10^(4)。获得了扁平箱梁断面随折减风速变化的高阶涡振响应振幅根方差(RMS)曲线和加速度时程,预测了与文献较一致的高阶模态涡激振动锁定区间。研究了阻尼比和来流风攻角对扁平箱梁高阶模态涡振响应幅值和加速度的影响,表明随着阻尼比的增大高阶模态涡激振动响应逐渐变小甚至消失,而来流风攻角只有大于2°时才会发生显著的高阶模态涡激振动。 展开更多
关键词 大跨度桥梁 振动(viv) 计算流体动力学(CFD) 扁平箱梁 高阶模态 流固耦合
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倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动性能影响的试验研究 被引量:8
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作者 王仰雪 刘庆宽 +2 位作者 靖洪淼 李震 孙一飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期232-239,254,共9页
涡激振动(VIV)是大跨度桥梁在低风速时易发生的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象,桥面栏杆因其会改变主梁的气动外形而对涡激振动有显著的影响。为了揭示倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动特性的影响及作用机理,采用节段模型风... 涡激振动(VIV)是大跨度桥梁在低风速时易发生的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象,桥面栏杆因其会改变主梁的气动外形而对涡激振动有显著的影响。为了揭示倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动特性的影响及作用机理,采用节段模型风洞测压和测振试验方法,研究不同倾斜角度栏杆对流线型箱梁涡振特性和表面风压的影响,分析了主梁涡振响应、平均和脉动风压分布、局部气动力与涡激力的相关性和贡献系数以及相位差。结果表明:当人行道栏杆内倾时,倾斜角度越大,抑振效果越显著。当人行道栏杆外倾时,外倾10°的主梁抑振效果优于外倾20°的主梁;相比常规的垂直栏杆,栏杆向内倾斜20°和向外倾斜10°有显著抑振效果的原因主要有:主梁上、下表面的脉动风压系数大幅度较低,最多降低了61.54%;在主梁上表面大部分区域,局部气动力与涡激力的相关性系数大幅降低,平均降低了约33.33%;在上表面上游前部和下游尾部及下表面大部分区域的涡振贡献系数均有不同程度的降低;上、下表面各测点间相位差变化的连续性被打断,相邻测点间的相位差更加离散化。 展开更多
关键词 振动(viv) 倾斜栏杆 风洞试验 流线型箱梁 气动力特性
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