一维钝体竖向拍振非线性涡激力识别.pdfVIP

第27卷第6期 空气动力学学报 V01．27。No．6 2009年12月 ACTAAERoDYNAMICASINICA Dec．，2009 文章编号t0258-182512009)06-0690-06 一维钝体竖向拍振非线性涡激力识别 鲜荣1，廖海黎2，李明水2，马存明2 (1．广东省公路建设有限公司，广州510600；2．西南交通大学风工程中心，四川成都610031) 摘要：基于Scanlan经验非线性模型．推导一维钝体竖向涡激振动拍振响应。借鉴Wilkinson涡激力相关性函数。 探讨节段模型拍振状态下气动参数、涡激力识别方法，分析相关性对涡激力识别的作用。以一大跨度桥梁主梁断 面为例。识别气动参数及其非线性涡激力，结果表明在节段模型试验分析中考虑相关性作用后，可更准确地识另0其 非线性涡激力． 关键词：涡激振动；$canlan非线性模型；拍}涡激力识别 中图分类号：U441．3 文献标识码：A U 引 der 罱 Scan／an将钝体单自由度涡激振动用一Van Pol形式非线性自治方程表示n]，可描述涡激振动自 涡激振动研究涉及多学科综合如流体力学、结构 激、自限特性。本文基于Scan／an经验非线性模型，推 力学、振动学、计算流体力学、信号分析、统计学及材 导一维钝体竖向涡激振动拍振响应。借鉴Wilkinson 料学等ru。涡激振动是在低风速下很容易出现的一 涡激力相关性函数[5]，探讨节段模型拍振状态下气动 种风致振动现象，带有自激性质。此外，振动的结构 参数、涡激力识别方法，并分析相关性对涡激力识别的 反过来会对涡脱形成某种反馈作用，使得涡振振幅受 作用。以一大跨度桥梁主梁节段模型试验为例(图2)， 到限制，因此涡激共振是一种带有自激性质的风致限 根据最大振幅下响应时程曲线识别气动参数、涡激力 幅振动【2]。 并对涡激力各组成部分进行了分析，结果表明考虑相 1878年Stmuhal研究稃3】：一定条件下一个固定的 关性作用后，可更准确地识别非线性涡激力。 钝体会脱落出交替的旋涡，其频率，满足StfD／U。 当弹性支承钝体在尾流脱落旋涡作用时，将被周期性 1 考虑相关性下拍振响应推导 地驱动，但是这种驱动力只引起很小的响应。当 1．1 Wilkinson相关性试验 Strouhal频率接近物体的横流向固有频率时，物体的 机械频率控制了旋涡脱落现象，旋涡脱落被固有频率 Wilkinson利用节段模型测压试验获得了涡激力 控制住，这种现象通常称为锁定“】。当两个频率接 相关性函数[5]。使模型两端以同一振幅振动，测得该 近、振幅不等的振动叠加即可形成拍。拍振是钝体涡 振幅下沿径向不同位置涡激力，调整无量纲振幅功 激振动响应一种典型表现形式，响应曲线振幅具有正 得到对应r；(z)，最终拟合得到相关性函数r(x，7／)。 弦形式，也称为“葫芦波”，如图l所示。 Wilkinson对矩形断面试验研究表明：相关性函数不 -，