涡激共振

摘要： G312合六叶公路桥属于大跨径连续钢箱梁桥,其主跨跨径达到180m。为提高合六叶公路桥在服役期间的安全性与抗风致振动的稳定性,基于有限元模型与风振稳定性验算,对其风振特性进行研究,并提出采用TMD减震器以提高桥梁的风振稳定性。

摘要： 以某高耸烟囱为工程背景,提出了一种预测三维烟囱涡振响应的新方法。通过该方法可有效避免复杂的公式推导与数值计算;经连续随机离散流技术(consistent discrete random inflow generation,CDRFG)模拟紊流风场,建立两种减振系统的有限元模型,计算对比惯容减振系统(tuned parallel inerter mass system,TPIMS)与调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的风致振动减振效率。结果表明:新的预测方法能较准确地预测三维烟囱的涡振响应;基于相同质量比,惯容减振系统相比TMD有更高的减振效率,但其存在质点行程过大的问题,需要在具体工程设计中加以关注。

摘要： 对某双幅钢箱梁连续梁桥涡激振动进行风洞试验和数值模拟研究。基于二次开发UDF(user defined function)程序嵌入Fluent软件进行二维流固耦合分析,模拟了双幅桥梁断面的涡激振动;通过对比节段模型风洞试验及数值模拟结果,验证了数值模拟方法的可靠性,并从流场的角度直观分析双幅钢箱梁断面涡激振动机理。研究结果表明:上游幅主梁断面下表面的主涡与其背风侧的正压区的周期性变化诱发了上游幅主梁断面的竖向涡激振动;下游幅主梁断面上、下表面的旋涡交替作用于主梁断面并脱落,形成了周期性的作用,导致了下游幅主梁断面的竖向涡激共振;下游幅主梁断面上、下表面的旋涡分别在迎风侧栏杆与上游幅箱梁尾部、下游幅箱梁前端得到增强,导致了下游幅主梁断面的涡激振动的振幅大于上游幅主梁断面。研究结果为双幅桥梁或双钝体断面的涡激振动研究提供参考经验。

摘要： 为确定既有拱桥亮化改造后柔性吊索的涡激共振性能,结合数值模拟和风洞试验开展了研究.针对既有吊索和新增吊索的亮化方案,对典型断面在不同来流风向下的绕流特性进行了模拟,并讨论了气动力系数和旋涡脱落行为随风向角的演变规律.然后,通过节段模型风洞试验测试了吊索在不同风向角来流作用下的涡振响应,并结合数值模拟的结果对试验现象进行了分析.结果表明:在既有吊索上安装亮化灯具显著改变了其涡振性能.当来流风垂直于桥轴线时,沿索轴方向两种典型截面的旋涡脱落频率、强度有较大差异,减小了吊索整体发生涡激共振的可能;当来流风向角在30°附近时,两种典型截面的旋涡脱落特性趋于一致,增大了吊索整体发生涡激共振的可能.新增吊索更为轻柔,外包矩形灯罩后发生涡激共振的可能性很大,需要考虑必要的抑振措施.

摘要： 反向芬克式桁架结构作为近年来新兴的桥梁结构形式,具有简洁和造型美观等优点,已在国外多座人行桥中得到应用。鉴于人行桥结构轻柔等原因,该类型人行桥的风效应问题成为设计关注的重点之一,但国内相关研究较少。现依托主跨150 m的反向芬克式行架人行桥工程实际,开展了系统的抗风性能试验研究。结果表明:参照我国《公路桥梁抗风设计规范(JTG/T3360-01-2018)》,该桥的颤振稳定性、静风稳定性等都满足要求;在均匀流场的0°和+3°风攻角下,涡激共振峰值振幅超过规范允许值,在5%紊流度、将结构阻尼比从0.3%增加到1%之后,涡激共振得到不同程度的抑制,并满足规范要求;进一步分析表明,增加结构阻尼比,将是更为有效的抑制该桥主梁涡激共振的措施。

摘要： 为研究风嘴几何参数对双边箱式Π型梁涡振性能的影响,设计了包括原断面在内的4类试验组合,共计14种试验工况,通过节段模型测振试验,测得不同工况下Π型梁涡振振幅随试验风速的变化,分析了0°风攻角下不同风嘴长度和尖端高度对双边箱式Π型梁涡振振幅、锁定区间长度和起振风速的影响。采用SST k-ω模型进行计算流体力学分析,模拟了原断面和不同风嘴措施下双边箱式Π型梁断面周围的流场特性,结合静态绕流涡量演化图探讨了不同风嘴措施的涡振抑制机理。结果表明:多数风嘴措施能有效抑制双边箱式Π型梁的竖弯涡振,同时降低其扭转涡振振幅;尖端高度与梁高之比为5/6时,该Π型梁的涡激共振被完全抑制,涡振性能表现良好;增大风嘴长度和令风嘴尖端朝下有助于减小断面的涡振振幅和锁定区间长度,提高起振风速,对该Π型梁的抑振效果更显著;双边箱式Π型梁原断面涡激共振明显,安装风嘴能减弱上表面气体的流动分离,减小漩涡尺度,有利于抑制涡振;双边箱式Π型梁下表面周期性脱落并移动的漩涡是其扭转涡振的驱动性因素。

摘要： 为分析山区高墩大跨桥梁的风致响应规律,以某山区高墩大跨桥梁为例,采用专业CFD软件Fluent对其进行数值模拟分析,在计算其结构静力三分力系数的基础上,以桥梁上部结构箱梁的驰振、颤振、涡激振动及风载内力为分析对象,研究山区高墩大跨桥梁在风场作用下的风致响应问题,并对桥梁的抗风稳定性进行预判。分析结果表明:风场中箱梁截面的静力三分力系数与梁高呈正相关,所依托的山区高墩大跨桥梁抗风稳定性良好,并具有较大的安全富余。

摘要： 针对某大跨径π型叠合梁斜拉桥的气动性能,利用刚性节段模型针对其成桥状态展开了系统的风洞试验研究.试验结果表明,该桥主梁在设计风速范围内存在明显的竖弯及扭转耦合涡激共振现象,即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1％左右,仍然存在明显的涡激共振现象并且振幅超过规范限值.频谱分析表明,该桥主梁断面的竖弯和扭转耦合涡激共振的频率是一致的,其涡振"锁定"的频率接近竖向固有频率.探讨分析了主梁断面的弯扭耦合共振频率特性及成因.通过风洞试验对包括中央稳定板、边稳定板以及导流板在内的一系列气动减振措施进行了参数化的研究,并提出了最优的减振方案,有效抑制了该桥的涡激共振现象.研究成果可为类似桥梁断面涡激共振减振设计提供参考.

摘要： 设置中央开槽的箱梁通常具有良好的颤振稳定性,但该类箱梁在大攻角来流作用下的涡振性能尚不明确.采用数值模拟方法,针对某大跨度桥梁的流线型箱梁断面,分析了5种不同中央开槽宽度箱梁的流场特性和涡振稳定性能,探究了大攻角下中央开槽宽度变化对箱梁涡振性能的影响规律,并根据静态和动态流场的变化,系统讨论了相应的气动机理.研究结果表明:在-10°～10° 风攻角范围内,封闭箱梁的阻力系数始终最小,而其升力系数绝对值则普遍大于开槽箱梁;中央开槽宽度(L)对箱梁涡振性能影响显著,箱梁涡振振幅随着开槽宽度的增大而减小,L/B(B为箱梁宽度)由0变化至0.20,涡振振幅变化幅度达到40.9％;开槽宽度的变化会影响箱梁上表面大旋涡的运动以及箱梁中央区域来流分离程度,进而改变箱梁的涡振振幅.

摘要： 改革开放以来,我国的长大桥梁建设取得了举世瞩目的成就,世界上已建成的跨度排名前10的悬索桥中有5座在中国,跨度排名前10的斜拉桥中有6座在中国。21世纪的世界桥梁工程步入了建设跨海连岛工程的新时期,国内外一批跨越海峡的超大跨度桥梁方案被提上日程,如中国琼州海峡和台湾海峡、意大利墨西拿海峡、印度尼西亚巽达海峡、日本津轻海峡等。索结构具有高强度、高稳定性等特点,在桥梁工程中得到了广泛的应用,如斜拉桥中的斜拉索、悬索桥中的吊杆和主缆、拱桥中的吊杆。由于桥梁索结构的长细比大、阻尼小、频率低,极易在风荷载作用下发生大幅振动,如风雨激振、涡激共振、弛振、尾流致振等,严重影响桥梁索结构甚至整桥的安全性。

摘要： 圆形断面是高耸建筑中常见的截面形式之一,这类结构在风荷载的作用下易发生横风向的涡激共振.而且圆形截面涡激共振研究也是涡激共振研究最典型的实例之一,能典型的反应涡激共振流固耦合的现象.本文对低雷诺数下的圆形截面的涡激共振进行了探讨，通过对升力系数和振幅的分析，可知涡激共振有一段锁定区间，并且在风速上升和下降阶段锁定区间的大小不同。

摘要： 涡激共振是一种易于在低风速下发生的风致振动现象.大幅的涡激共振不仅对结构的疲劳产生不利影响,也会对桥面行车安全性带来较大隐患.在影响涡激共振的众多因素中,主梁断面的气动外形直接决定了气流遇到断面以后流动的分离和形成旋涡的特点,对涡激共振的发生及振幅至关重要.本文以佛山奇龙大桥为工程背景,佛山奇龙大桥设计方案为空间双索面独塔斜拉桥，对该桥的涡激共振进行了节段模型试验研究,结果表明原设计方案存在明显的涡激共振响应.为此进一步对栏杆、检修轨道和风嘴等进行了优化比较试验,讨论了不同气动措施条件下的涡激共振减振效果.最后根据试验,针对大桥提出了降低栏杆基座高度、增设风嘴的涡激共振减振措施.

摘要： 已在多座大跨度桥梁加劲梁观察到涡激共振病害,涡激共振涉及结构与流固耦合问题,机理极为复杂.结构在线监测技术可为研究涡激共振问题提供大量数据.针对如何从海量数据中识别涡激共振信号的问题,提出了应用基于BP神经网络的新奇检测技术进行涡激共振自动识别的方法.涡激共振与随机振动(环境振动或抖振)的各频段归一化能量分布特征有着明显的差别,以随机振动信号各频段归一化的能量作为训练网络的输入,建立了基于新奇检测技术的随机振动模式的神经网络模型,当涡激共振数据输入网络时,求得的结果将有显著的差异,并应用实测数据进行检验,结果表明本方法具有可行性.

摘要： 风致振动已经成为了大跨度桥梁的一个重点问题.本文针对中央开槽箱梁断面较易出现的涡激共振现象,进行了动力节段模型风洞试验研究,探讨了中央格栅透风率、格栅条宽度、格栅布置方式、格栅设置位置对中央开槽箱梁断面涡振性能的影响;并基于CFD方法,分析了中央开槽箱梁断面周围的流场特性,揭示了主梁断面产生涡激共振的原因,以及格栅对中央开槽箱梁主梁断面涡激共振的抑振机理.

摘要： 颤振与涡振是桥梁主梁典型的风致振动,都具有自激振动特性.桥梁颤的发生可直接导致主梁发生整体坍塌破坏;涡激共振在低风速下易发生,且易引起结构疲劳,过大的振幅还会影响结构与行车安全.针对颤振与涡激振动的控制一直也是桥梁抗风领域中热点的问题.在众多控制措施中,基于流动控制的桥梁风振控制措施是最为直接的控制方法,它可以通过改善主梁流场特性改善主梁结构气弹稳定性.本文提出了基于涡扰流方式的桥梁风致涡振、颤振被动流控制方法,以大贝尔特东桥为研究对象,在主梁展向方向以一定间隔布设旋涡发生器,通过风洞试验验证了定常吸气方法对于控制桥梁涡振、颤振的有效性,并初步揭示了该流动控制方法的机理.

摘要： 大跨人行悬索桥作为现代景区桥梁的主要构造形式,具有刚度低、桥面窄、质量低、阻尼小等特点,易于引发结构风致振动.涡激共振是一种常见的低风速下的风致振动,长期会引起结构的疲劳破坏,同时,涡振振幅较大时会影响行人的安全性和舒适性,因此进行大跨人行悬索桥涡振特性研究具有十分重要的意义.大跨人行悬索桥桥面窄,围栏高度和行人高度相当,很大程度上改变了断面形式,减小了宽高比.本文利用CFD建立三维计算模型,对不同栏杆封闭形式下的主梁断面进行流迹线分析,从而给出合理的栏杆封闭形式建议.

摘要： Π型断面叠合梁因其经济性好、施工方便、受力性能较好等被广泛的应用于主梁设计中.但由于其截面外形较钝,此类桥在风的作用下,易发生涡振、颤振现象.涡激振动不像颤振、驰振是毁灭性的发散振动,但由于发生的风速低,持续的往复振动会引起桥梁构件的疲劳破坏,以及影响行车的安全.华文龙对叠合梁的涡振进行实验及涡脱仿真研究,主要讨论Π型断面单频涡振特性.Xu K文中对单一频率的涡激非线性特性进行分析,并且建立了涡激力模型.Nakamura和Nakashima通过对H形断面分析,认为H形断面、"├"形断面涡激共振是由迎风端分离漩涡导致.本文基于弯扭频率比为1∶2.1的Π型断面模型风洞实验,分析其弯扭耦合涡激共振特性,并风嘴及中央稳定板对此特性的影响并评估了风嘴及中央稳定板对耦合涡振的影响,然后利用CFD方法,对截面弯扭耦合运动状态下的自激力进行分析.

摘要： 为确定不同程度悬跨海底管道的安全性,以避免涡激共振为控制条件对不同振动方向和不同边界条件下海底管道悬跨临界长度计算方法进行分析,发现悬跨海底管道的安全长度与约化速度和边界条件具有正相关性;提出以不同条件下得出的临界悬跨长度值作为分级依据的悬跨海底管道风险分级方法,案例分析结果表明,该方法可识别出亟需治理的悬跨段,使有限的资源得到最优的分配.

摘要： 采用节段模型风洞试验对拟建平塘特大桥进行了主梁施工阶段气动性能的测试,试验结果表明,在较大阻尼比下和设计风速范围内主梁存在明显的竖向涡激共振现象,而且振幅峰值为规范限制的2.39倍,为抑制主梁的涡激共振,设计了隔流板和下稳定板两种气动措施减振方案.由风洞试验结果可知:一定长度的隔流板虽然能够降低主梁涡激共振的振幅,但是其抑振效果有限;两道一定长度的下稳定板能有效地抑制主梁竖向涡激共振,虽然会促发扭转涡振,但振幅峰值小且受规范限制.

摘要： 对一起330千伏设备区架构钢管式避雷针断裂倒塌故障进行详细分析,介绍了故障发生的过程及当时的气象条件.从避雷针的结构入手进行深入剖析.通过对作用于避雷针风荷载进行计算和与设计值进行比对过程中,找到了故障发生的直接原因.通过故障现场勘查,进一步确定了具体的故障部位.最后,利用涡激共振原理对本次故障的深层原因进行了分析,得出合理的结论.

摘要： 本发明公开了一种基于内共振的双稳态涡激振动能量俘获装置，由悬臂梁、压电片、圆形截面钝体、永磁铁、弹簧和负载电路组成。放置在流体中，利用流体冲击钝体产生的涡激振动，促使悬臂梁产生往复振动，借助压电片将流体动能转换为电能。本发明利用永磁铁间的非线性磁斥力产生非线性回复力，使该装置产生双稳态振动，增加线性弹性以实现俘能装置内共振现象，本发明将内共振效应和双稳态振动模式结合，应用到涡激振动能量俘获发电领域，有望成为拓宽涡激振动能量俘能装置工作带宽、提高发电效率的有效途径。

摘要： 本发明公开了一种基于内共振的双稳态涡激振动能量俘获装置，由悬臂梁、压电片、圆形截面钝体、永磁铁、弹簧和负载电路组成。放置在流体中，利用流体冲击钝体产生的涡激振动，促使悬臂梁产生往复振动，借助压电片将流体动能转换为电能。本发明利用永磁铁间的非线性磁斥力产生非线性回复力，使该装置产生双稳态振动，增加线性弹性以实现俘能装置内共振现象，本发明将内共振效应和双稳态振动模式结合，应用到涡激振动能量俘获发电领域，有望成为拓宽涡激振动能量俘能装置工作带宽、提高发电效率的有效途径。

摘要： 本申请提供一种抑制大跨度桥梁主梁涡激共振的声屏障装置及方法，声屏障装置包括声屏障底座和声屏障本体，声屏障本体与栏杆基石之间的角度非垂直，且向大跨度桥梁外侧倾斜。声屏障装置(可以理解为折线型声屏障)改变了主梁断面所受的气动力，减弱了主梁断面尾流区旋涡脱落的强度，从而成功地抑制了主梁涡振响应，解决了采用直线型声屏障的主梁断面会发生涡振的技术难题。并且，本方案提供的声屏障装置，除降噪与环保功能外，还可以抑制主梁断面的涡激共振。以及，本方案的声屏障装置，无需再增添额外的气动控制措施，更加经济适用。

摘要： 本发明提出了一种用于分离式钢箱梁桥梁涡激共振的控制气动结构，包括二组钢箱梁体，二组钢箱梁体沿中心分离槽对称布置，所述钢箱梁体包括由顶板、斜腹板、底板和直腹板组成的箱体，所述斜腹板和直腹板均至少为一块，该控制气动结构包括稳定板，所述稳定板沿所述钢箱梁体延伸向安装于所述顶板近所述中心分离槽处。本发明所述控制气动结构具有结构简单，安装方便的特点，并可有效控制分离式钢箱梁在低风速作用下可能产生的涡激共振现象，并可避免因涡激共振现象可能导致的钢箱梁疲劳问题以及行驶车辆和行人舒适性问题。

摘要： 本发明公开一种抑制风力机涡激共振的装置，属于风力机的技术领域。包括多组叶片涡激振动抑制装置、多组塔筒涡激振动抑制装置，通过在顺桨叶片的前缘与尾缘、风力机塔筒两侧，在叶片距塔筒距离最近区域到叶片弦长与塔筒直径相近的区域，分别安装多组叶片涡激振动抑制装置和塔筒涡激振动抑制装置，来平衡风力机叶片和塔筒迎风面和背风面的压力，破坏叶片和塔筒的光滑轮廓线，破坏大尺寸分离涡沿高度的一致性，打乱大尺寸分离涡在叶片和塔筒后脱落的频率和有序性，从而有效地抑制大型风力机叶片和塔筒发生涡激共振的现象。本发明成本低廉，安装与拆卸方便，易于使用，适用性较好。

摘要： 本发明公开了一种钢管塔杆件涡激共振的自动控制装置，包括主杆与横隔面杆，所述横隔面杆的顶部设置有导轨，所述横隔面杆通过连接卡扣与外盒相连接，所述外盒的顶部安装有风速仪，所述风速仪的尾部与外盒的顶部连接，所述外盒上安装有控制模块、一号电机、二号电机以及链条，所述控制模块通过电线与一号电机和二号电机相连接，所述一号电机和二号电机设置于外盒的内部，所述二号电机与链条的尾部连接，所述链条表面等间距布置有竖针，所述链条远离二号电机的一端连接一号电机后穿过外盒布设在导轨上，本发明可以有效避免钢管塔杆件的涡激共振，实现实际环境下不同尺寸、不同来流风速下的钢管塔杆件的涡激共振消除。

摘要： 本申请提供一种抑制大跨度桥梁主梁涡激共振的声屏障装置及方法，声屏障装置包括声屏障底座和声屏障本体，声屏障本体与栏杆基石之间的角度非垂直，且向大跨度桥梁外侧倾斜。声屏障装置(可以理解为折线型声屏障)改变了主梁断面所受的气动力，减弱了主梁断面尾流区旋涡脱落的强度，从而成功地抑制了主梁涡振响应，解决了采用直线型声屏障的主梁断面会发生涡振的技术难题。并且，本方案提供的声屏障装置，除降噪与环保功能外，还可以抑制主梁断面的涡激共振。以及，本方案的声屏障装置，无需再增添额外的气动控制措施，更加经济适用。

摘要： 本发明公开了一种基于固定翼无人机的沿海大桥涡激共振风场监控系统，包括地面站、固定翼无人机；地面站包括地面控制系统、图像接收系统、数据处理中心；固定翼无人机包括无人机机体、遥感监测装置、实时监测装置、图像传输装置、指令接收装置、动力系统、飞行控制系统；遥感监测装置用于定时定位，实时监测装置用于定点采集涡激共振风场所在区域的视频图像信息和风场信息，遥感监测系统和实时监测系统设于无人机机体上，前后相邻，正射地面。通过本发明能够对沿海大桥进行24小时不间断的宏观巡检，从而大大降低人工检修的劳动强度和成本，同时也降低了由于涡激共振风场带来的各种风险，提高了沿海大桥的使用安全性。

摘要： 本实用新型涉及一种可回收能量的桥梁涡激共振减振花坛，包括花坛外壳(1)、调谐质量阻尼器(2)和用于将机械能转化为电能的能量回收装置(3)；所述的调谐质量阻尼器(2)和能量回收装置(3)设置在花坛外壳(1)内侧，所述的调谐质量阻尼器(2)包括质量块(21)，能量回收装置(3)连接质量块(21)。与现有技术相比，本实用新型以花坛为载体将机械减振和气动减振相结合，与单一的减振措施相比有更好的减振效果，同时作为振动能量回收载体与桥面景观美化载体，花坛的功能性得以更加丰富。

摘要： 本实用新型公开了一种涡激共振复合发电装置，包括底座和竖直的支撑杆；箱体，承载于支撑杆上，箱体包括底板和侧板；振动组件，包括柔性材质的竖直结构和横向结构，竖直结构竖直设在底板上，横向结构悬伸在侧板上，竖直结构和横向结构上设有压电组件；电磁感应部件，包括感应部件和磁力部件，磁力部件设在竖直结构上，竖直结构带动磁力部件运动，与感应部件发生感应；电量收集模块，分别与压电组件和电磁感应部件连接；此涡激共振复合发电装置利用涡激共振伴有的高频与大幅振动特征以及锁频现象，使得竖直结构和横向结构的振动频率大幅提升，同时利用竖直结构带动磁力部件与感应部件产生电能，通过将压电与磁电复合的方式相结合，提高发电效益。