渦激振動(dòng)來(lái)源與趣談

在講渦激振動(dòng)前,先談?wù)劀u激振動(dòng)的來(lái)源:通常振動(dòng)按照不同響應(yīng)形式可以劃分為:抖振,渦激振動(dòng)和自激振動(dòng)。其中,自激振動(dòng)又可以分為馳振和顫振。渦激振動(dòng)的“典故”有這么一說(shuō):

       有一天,詩(shī)仙李白心情很郁悶,拿著刀到河邊去砍水,砍完后還是不爽,便把刀往河里一插,開(kāi)始思考人生??墒?,他發(fā)現(xiàn)水流在刀的阻擋下,流速并沒(méi)有放緩,反而增加湍急了;于是詩(shī)仙寫(xiě)下了:《宣州謝脁樓餞別校書(shū)叔云》

棄我去者,昨日之日不可留;

亂我心者,今日之日多煩憂。

長(zhǎng)風(fēng)萬(wàn)里送秋雁,對(duì)此可以酣高樓。

蓬萊文章建安骨,中間小謝又清發(fā)。

俱懷逸興壯思飛,欲上青天覽明月。

抽刀斷水水更流,舉杯消愁愁更愁。

人生在世不稱意,明朝散發(fā)弄扁舟。

640.webp.jpg

       這是一個(gè)鈍體繞流問(wèn)題。在邊緣處(刀刃),水拐了個(gè)大彎往前流,由于受到壓縮速度變快(流量相等,截面積變小,速度變快)與之前的流場(chǎng)形成剪切層;剪切層不穩(wěn)定,尤其在慣性力遠(yuǎn)大于粘性力/表面張力/地心引力,剪切層破壞,形成更加湍急的漩渦。如果流速夠快,或者李大俠能夠卸劍劃水,或許可以看到卡門(mén)渦街。當(dāng)漩渦脫離固體是,由于漩渦是非對(duì)稱的,所以會(huì)受到側(cè)向力,而這個(gè)側(cè)向力與漩渦頻率有關(guān);即當(dāng)固體頻率和漩渦頻率接近時(shí),發(fā)生共振。由此,固體在漩渦作用下產(chǎn)生的振動(dòng)叫渦激振動(dòng)。

       海洋石油隔水管,其圓柱狀的彈性管體,使漩渦非對(duì)稱的脫落形成側(cè)向力,側(cè)向力作用于彈性管體,使其發(fā)生變形,這個(gè)變形又反過(guò)來(lái)影響漩渦的周期性發(fā)放,最終使管體發(fā)生共振;歷史上有塔科馬海峽吊橋,便是因?yàn)闇u激振動(dòng)產(chǎn)生了共振而倒塌。

     《老子》寫(xiě)道,水善利萬(wàn)物而不爭(zhēng)。渦激振動(dòng)有利用的地方嗎?其實(shí)魚(yú)在水中游動(dòng),產(chǎn)生繞流,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的頻率;顯然,金魚(yú)和鯊魚(yú)不在一個(gè)量級(jí),海洋中不同魚(yú)種互不串臺(tái)。海豹的胡須就是一個(gè)探測(cè)器,對(duì)食物魚(yú)類特別敏感。胡須在食物魚(yú)類產(chǎn)生的繞流中,會(huì)發(fā)生共振,由此大大提供捕食的成功幾率。

640.webp (1).jpg

人類正試圖利用渦激振動(dòng)來(lái)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)。如若成功,不需要齒輪傳動(dòng)裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī),可以大大節(jié)約生產(chǎn)制及維護(hù)成本。因?yàn)榭梢灾苯永蔑L(fēng)對(duì)高大鈍體產(chǎn)生的渦激振動(dòng),利用振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能發(fā)電。

640.webp (2).jpg
登錄后免費(fèi)查看全文
立即登錄
App下載
技術(shù)鄰APP
工程師必備
  • 項(xiàng)目客服
  • 培訓(xùn)客服
  • 平臺(tái)客服

TOP

3
1