一维钝体竖向涡激振动拍振响应及涡激力识别.pdf

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1、第37卷第3期四川建筑科学研究2011年6月SichuanBuildingSciencel5一维钝体竖向涡激振动拍振响应及涡激力识别鲜荣,廖海黎,朱超(1.广东公路建设有限公司,广东广州510600;2.西南交通大学风工程试验中心,四川成都610031)摘要:涡激振动是在低风速下很容易出现的一种风致振动现象,一维钝体涡激振动具有自激、自限特性。拍振则是涡激振动一种典型形式,为钝体固有频率和涡脱频率共同作用结果。拍振理论研究目前为止仍未有满意结果;主要通过数值计算方法和风洞试验进行研究,数值计算难度很大难以实现;风

2、洞试验研究较直观,但不能解释其作用机制。基于Scanlan非线性模型,采用KBM法(渐近法)推导一维钝体竖向涡激振动拍振响应一次近似解,探讨通过拍振时程响应曲线识别气动参数、涡激力方法。最后,以一大跨度桥梁主梁节段模型风洞试验为例,识别气动参数及其非线性涡激力。关键词:涡激振动;Seanlan非线性模型;拍;节段模型;涡激力识别中图分类号:U441.3文献标识码:A文章编号:1008—1933(2011)03—015—05Verticalbeatresponseandvortex.induceforceident

3、ificationof1.DblufbodyV0rteX.InducedVibrati0nXIANRong,LIAOHaili,ZHUChao(1.GuangdongRoadConstructionLimitedCompany,Guangzhou510600,China;2.WindEngineeringTestCenter,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Vortex-InducedVibration(vIv)isonekindo

4、fwind-inducedvibrationphenomenonwhichiseasilyoccuredonrelativelylowwindspeed.VIVof1-dblufbodyhasafewcharacteristicssuchasself-excitation.self-limitation.BeatisonerepresentativeoscillationtypeofVIVasaresultofinfluenceofnaturalfrequencyandvortexfrequency.Beatis

5、therepresentativephenomenonofcouplingbetweenflowandblufbody.Presently,thereisstilllackofsatisfactiontheorytodescribebeat.SothemainavailablemethodstoreseRrehbeatarenumericalstudyandwindtunneltest.However.numericalstudyCanhardlybesuccessfulbecauseoftremendousca

6、lculationwork.Then,windtunneltestcangetVIVstraightlyalthoughitCannotinterprettheVIVmechanism.Theverticalbeatresponseof1-dblufbodyCanbeexpressedbyScanlan'snonlinearempificMmode1.Furthermore,thewayisdiscussedtoidentifyaerodynamicparametemandvortex-inducedforceo

7、nbeatstate.Lastly,theaerodynamicparametersandnonlinearvortex-sheddingforceaI-eidentifiedbytakingalong—spanbridgegirdersectionmodelwindtunneltestasanexample.Keywords:Vortex—InducedVibration;Scanlan’snonlinearmodel;beat;sectionmodel;vortex-inducedforceidentific

8、ationStrouhal关系J。当弹性支承钝体在尾流脱落旋涡0引言作用时,将被周期性地驱动,当交替变化压力的涡激振动研究涉及多学科综合如流体力学、结Strouhal频率接近物体的横流向固有频率时,物体机构力学、振动学、计算流体力学、信号分析、统计学及械频率控制了旋涡脱落现象称为锁定,如图1所材料学等⋯,出现在许多工程实际中如大跨度桥示J。当两个频率接近、振幅不等的振动叠

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