【摘要】：在均勻流場中進(jìn)行了封閉式單向張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈模型風(fēng)洞試驗,考察了膜預(yù)張力和來流風(fēng)速對結(jié)構(gòu)振幅、振動模態(tài)和總阻尼比的影響,以及膜面位移與膜上方流場的頻譜相關(guān)性,分析了封閉式膜結(jié)構(gòu)的氣彈失穩(wěn)機理,給出了氣彈失穩(wěn)無量綱臨界風(fēng)速。研究結(jié)果表明:低風(fēng)速下(無量綱風(fēng)速小于1.2時),流場中的旋渦主頻遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)基頻,結(jié)構(gòu)以受迫振動為主;隨著風(fēng)速增大,流場中出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)2階反對稱模態(tài)頻率接近的旋渦,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生以2階模態(tài)大幅振動為特征的渦激共振,且在無量綱風(fēng)速不小于1.2的風(fēng)速范圍內(nèi)出現(xiàn)振動鎖定現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)總阻尼比迅速衰減接近0。由此可認(rèn)為,封閉式膜結(jié)構(gòu)的氣彈失穩(wěn)由渦激共振引起,結(jié)構(gòu)振幅的突然增大、主導(dǎo)振動模態(tài)的突然改變以及總阻尼比的突然減小為其主要特征;氣彈失穩(wěn)無量綱臨界風(fēng)速約為1.2。
[Abstract]:Aeroelastic model wind tunnel tests of a closed unidirectional tensioned membrane structure are carried out in a uniform flow field. The effects of membrane pretension and flow velocity on the amplitude, vibration mode and total damping ratio of the structure are investigated. The correlation between the displacement of the membrane surface and the frequency spectrum of the flow field over the membrane is discussed. The mechanism of the aero-elastic instability of the closed membrane structure is analyzed and the dimensionless critical wind speed of the aero-elastic instability is given. The results show that at low wind speed (dimensionless wind speed < 1.2), the main frequency of vortex in the flow field is far lower than the fundamental frequency of the structure, and the structure is dominated by forced vibration, and with the increase of wind speed, The vortex in the flow field is close to the second order antisymmetric mode frequency of the structure, which leads to the vortex-induced resonance, which is characterized by the large vibration of the second order mode, and the vibration locking phenomenon occurs in the range of dimensionless wind speed of not less than 1.2. The total damping ratio of the structure decays rapidly close to 0. It can be concluded that the aero-elastic instability of the closed membrane structure is caused by vortex-induced resonance, the sudden increase of the amplitude of the structure, the sudden change of the dominant vibration mode and the sudden decrease of the total damping ratio are the main characteristics of the aero-elastic instability of the closed membrane structure. The dimensionless critical wind speed of Aeroelastic instability is about 1.2.
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程災(zāi)變與控制教育部重點實驗室;哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金重大研究計劃重點項目(91215302);國家自然科學(xué)基金項目(50908068)
【分類號】：TU38

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2203883