圆柱结构顺流向第一不稳定区内涡激振动的研究.pdf

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1、A辑第28卷第2期水动力学研究与进展Vo1．28，No．22013年3月CHINESEJOURNAL0FHYDR0DYNAMICSMar．，2013DOh10．3969~．issnlO00—4874．2013．02．001圆柱结构顺流向第一不稳定区内涡激振动的研究术徐万海，许晶禹2，吴应湘2(1．天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072，E—mail：wanhaixu@hotmail．com；2．中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室，北京100190)摘要：在实际工程中圆柱结构顺流向的涡激振动比较常见，其对

2、结构的疲劳破坏影响也十分显著。该文分析了弹性支承圆柱在顺流向第一不稳定区内的涡激振动，运用VanderPol方程描述对称旋涡脱落的尾迹特性，采用尾流振子模型计算结构响应，并研究了质量一阻尼参数和质量率对顺流向涡激振动的影响机理。数值计算结果表明，在第一不稳定区内，弹性支承圆柱顺流向涡激振动存在临界质量率。关键词：顺流向涡激振动：圆柱结构；质量．阻尼参数；第一不稳定区；中图分类号：Tv3l2文献标识码：AIn·-linevortex·-inducedvibrationofacircularcylinderinthefirstinstab

3、ilityrangeXUWan—hai，XUJing—yu2，WUYing。xiang2(1．StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety，TianjinUniversity,Tianjin300072，China；2．KeyLaboratoryforMechanicsinFluidSolidCouplingSystems，InstituteofMechanics，ChineseAcademyofScience，Beijing100190，China)Abstr

4、act：ThephenomenaofIn—linevortex—inducedvibrationsappearcommonlyinindustry，andithasanobviouseffectonstructuralfatigueandfailure．Inthispaper，thein—linevo~ex—inducedvibration(viv)characteristicsofacircularcylinderinthefirstinstabilityrangeareinvestigated；thenearwakedynamic

5、srelatedwiththefluctuatingnatureofsymmetricvortexsheddingisdescribedusingtheVanderPolequation．Theinfluencesofmass—dampingparameter，massratioandstructuraldampingoncylinderin-lineVⅣarediscussed．Itcanbefoundthatacriticalmassratioexists．Keywords：In··LineVortex-InducedVibrat

6、ion；CircularCylinder；Mass—dampingparameter；FirstInstabilityRange收稿日期：2012．08—01(2012一l1．28修改稿)基金项目：国家自然科学基金(51209161，51239008)31高等学校博士学科点专项科研基金一新教师基金课题(20100032120047)作者简介：徐万海(1981一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，博士．Received：August1，2012(RevisedNovmber28，2012)Projeetsupportedbyfoundati

7、ons：SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51209161，51239008)andtheSpecializedResearchFundfortheDoctoralProgramofHigherEducationofChina(SRFDP,20100032120047)Biography：XUWan—haifl981-)，Male，Lecturer,Ph．D．124水动力学研究与进展A辑2013年第2期数和质量率对涡激振动的影响机理具有重要意义。现阶段这方面研究

8、还存在诸多不足，特别是第一不1引言稳定区临界质量率是否存在，还未有定论。因此，本文主要研究质量一阻尼参数和质量率对第一不稳定区内的圆柱结构顺流向涡激振动影响机理，并对涡激振动现象在海洋、核反应堆与桥梁工程等临界质量率是否