2020年5月5日虎門大橋因施工臨時架設(shè)水馬產(chǎn)生了風(fēng)致渦激共振（簡稱為渦振）現(xiàn)象,引發(fā)了社會輿論強烈關(guān)注。本文從渦振機理出發(fā),討論了橋梁主梁產(chǎn)生的渦振敏感性,依次闡述了渦振對橋梁主梁附屬構(gòu)件中的導(dǎo)流板、抑流板、檢修軌道、欄桿、拉索等參數(shù)的響應(yīng)程度,由此證實小尺度的水馬也能造成虎門大橋大幅振動的潛在可能性。同時,介紹和探討了結(jié)構(gòu)阻尼比、來流攻角、湍流度與來流風(fēng)速對渦振的影響,給出了相關(guān)橋梁阻尼比隨時間變化的實際觀測數(shù)據(jù)。分析得出多座橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生渦振的原因與渦振自身的強敏感性密切相關(guān)。深入探討了利用橋梁渦振控制與發(fā)電等裝置,可以在對渦振進行安全控制的同時,實現(xiàn)能量的合理開發(fā)利用。 

【文章來源】：空氣動力學(xué)學(xué)報. 2020,38(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

橋的共振[3]

旋渦產(chǎn)生的原因與摩擦阻力有關(guān)。物體在平面上運動會存在摩擦阻力，風(fēng)吹過物體也會受到物體提供的摩擦阻力。當(dāng)風(fēng)吹過物體表面時，在摩擦阻力的影響下，風(fēng)速不斷減小，這使得物體表面壓力增大，摩擦阻力也隨著增大，繼而導(dǎo)致在摩擦阻力的影響下風(fēng)速進一步降低。圖2所示是一簇自左向右的風(fēng)，由于物體表面存在摩擦阻力，靠近物體表面的風(fēng)速不斷減小。同時由于空氣中的分子之間存在相互作用力，也就是黏性力，上層的風(fēng)受到下層風(fēng)的影響，速度減小，同時風(fēng)向發(fā)生改變。當(dāng)初始風(fēng)速與黏性力大小滿足一定關(guān)系時，從物體尾部脫離的風(fēng)就變成了旋渦的形態(tài)。風(fēng)在物體兩側(cè)尾部形成旋渦，當(dāng)風(fēng)速較小或黏性力較大時，兩側(cè)形成的旋渦較小，呈對稱分布，如圖3所示。當(dāng)風(fēng)速增大或黏性力減小時，形成的旋渦將逐漸增大。接下來將發(fā)生什么現(xiàn)象？1911年，科學(xué)家馮·卡門和希門茨通過試驗發(fā)現(xiàn)，風(fēng)繞經(jīng)結(jié)構(gòu)體后會形成交替排列、旋轉(zhuǎn)方向相對的成對旋渦。為了紀(jì)念這一發(fā)現(xiàn)，將其稱為卡門渦街，如圖3、圖4所示。圖5為寬高比為1∶5的矩形在流場中產(chǎn)生的不同運動相位處的旋渦繞流圖[4]。引入無量綱參數(shù)雷諾數(shù)（Re），雷諾數(shù)反映了來流空氣微團的慣性力與黏性力之比，對旋渦脫落頻率有著顯著影響。

風(fēng)在物體兩側(cè)尾部形成旋渦，當(dāng)風(fēng)速較小或黏性力較大時，兩側(cè)形成的旋渦較小，呈對稱分布，如圖3所示。當(dāng)風(fēng)速增大或黏性力減小時，形成的旋渦將逐漸增大。接下來將發(fā)生什么現(xiàn)象？1911年，科學(xué)家馮·卡門和希門茨通過試驗發(fā)現(xiàn)，風(fēng)繞經(jīng)結(jié)構(gòu)體后會形成交替排列、旋轉(zhuǎn)方向相對的成對旋渦。為了紀(jì)念這一發(fā)現(xiàn)，將其稱為卡門渦街，如圖3、圖4所示。圖5為寬高比為1∶5的矩形在流場中產(chǎn)生的不同運動相位處的旋渦繞流圖[4]。引入無量綱參數(shù)雷諾數(shù)（Re），雷諾數(shù)反映了來流空氣微團的慣性力與黏性力之比，對旋渦脫落頻率有著顯著影響。圖4 圓柱卡門渦街[5]


本文編號：3615031