脫落的案例
CFD學習：渦流脫落模擬
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
當空氣流過機翼或充當阻流體的機身等結構部件時，飛機會發生渦流脫落。
渦流脫落的頻率取決于流動特性、速度和結構設計，并顯著影響飛機的性能。
渦流脫落仿真有助于分析渦流的形成如何影響空氣動力和穩定性，使工程師能夠做出有利于飛機效率的必要優化決策。
渦流脫落對飛機性能有重大影響
水壺在水沸騰時發出嘶嘶聲是什么原因？為什么大風時橋梁會搖晃？這些常見現象是流體流過身體產生旋轉運動的結果。這種行為稱為渦流脫落。這種流動現象也可以應用于復雜的工程應用，例如航空航天、能源或建筑行業，其中流動可能會引起噪音、振動或阻力。
在航空航天設計中，由于飛機機體與流過它的風之間的相互作用，可能會發生渦旋脫落。渦流脫落的頻率直接受機翼的形狀及其在特定空速下的行為方式的影響。深入了解渦流脫落與飛機設計之間關系的更好方法是通過有效的CFD 模擬。
在本文中，我們將了解使用計算流體動力學 (CFD) 的渦流脫落模擬如何幫助我們了解通過飛機機身時遇到的流動模式，以及仔細的設計考慮對于減少任何負面影響是多么重要。
飛機渦流脫落
渦流脫落是流體通過阻流體時產生的流動現象，引起渦流的形成。漩渦是沿著物體的每一側交替出現的漩渦圖案。
在飛機中，機翼、機身和其他結構部件在氣流途中起到阻流體的作用。當飛機移動時，這些組件將氣流分開，形成渦流。在飛機機翼中，這發生在機翼的后緣，在下游留下一股湍流的空氣尾跡。尾流湍流導致飛機后方形成一系列渦流，即渦流脫落。
飛機渦流脫落的頻率取決于許多因素，如下所列。
展開 CFD學習：渦旋脫落在海洋工程中的應用
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
流固耦合對渦流脫落及其對海洋結構性能的影響具有重大影響。
渦流脫落應用非常適用于海洋環境中的流量測量、能量收集和耐波性。
通過流體和海洋結構的 CFD 建模，可以識別流體行為，這可用于計算渦旋脫落頻率。頻率分析有助于辨別可提高船舶設計效率的理想設計修改。
海洋工程系統通常在惡劣環境下運行，包括暴露于動態載荷和腐蝕性介質。廣泛的結構問題源于這種暴露，影響船舶和其他海上結構的性能、安全和穩定性。在流體與船體或螺旋槳等部件相互作用期間，壓力波動和振動引起的不受控制的渦流脫落會進一步加劇結構損壞。
然而，渦流脫落的影響不僅限于它們對船舶設計的負面影響。渦旋脫落應用的研究也促進了不同設計修改和優化策略的發展。在本文中，我們將討論對流固耦合的理解如何幫助我們提高海洋工程中 幾個渦流脫落應用的性能。
海洋結構中的渦流脫落
當船舶或潛艇等海洋結構在流體中行進時，相互作用會導致朝向阻流體（例如船體或螺旋槳）的下游側形成低壓區域。高壓區也朝向上游側形成。兩側的壓力差會產生漩渦，漩渦會交替地散落在身體的兩側。這種渦流脫落對海洋結構具有廣泛的影響。
展開 減少渦流脫落：使用 CFD 模擬和分析振蕩流型
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
渦旋脫落及其影響
共振頻率和渦激振動在故障分析中的作用
使用 CFD 工具分析渦旋脫落行為
旋渦脫落模擬示例
由于速度差異形成渦流，導致流體呈螺旋狀運動。您可能已經在盆地中以龍卷風或漩渦的形式觀察到這種現象。在空氣動力學中，空氣在穿過機翼時會形成類似的模式。對于流過管道的水，在流體動力學中也存在類似的現象。
當流體流過阻流體并在其后面形成渦流時，就會發生渦流脫落。流動的性質會導致流體不規則分離并引起物體振動，從而導致故障。因此，減少渦流脫落很重要。使用 CFD 工具，可以模擬渦流脫落、分析其行為并相應地優化設計。
了解渦流脫落
為了解釋這種現象，已經進行了多項研究來分析工業煙囪等結構在風流過時的行為。當由鋼制成的塔或煙囪等高大結構遇到以相當大的速度吹來的風時，結構的下側會形成低壓區。當風流繼續超出結構屏障時會發生渦流脫落，從而產生振動效果。這種振動可能導致結構的嚴重損壞和故障。
同樣的概念也適用于管流，其中熱電偶套管或接頭（T 型接頭或角接頭）等組件充當鈍體。這是流動路徑改變的地方，導致渦流脫落。當渦旋脫落的頻率與管道系統的固有頻率相匹配時，很可能發生振動和失效。
渦流脫落導致管道系統疲勞
連續振蕩或渦激振動 (VIV)會使管道系統容易出現多個應力循環。隨著疲勞因應力而累積，可能會出現裂紋，最終導致整個系統失效。考慮到在雷諾數范圍很廣時可能發生渦旋脫落，確定故障何時發生可能很困難。
然而，可以確定渦旋脫落發生的頻率。該值取決于斯特勞哈爾數——描述流體流動振蕩機制的因素。
展開 外墻脫落治理納入兩會議案！
正文如下：
導語
近年來，因房屋外墻脫落導致人員傷亡和財產損失的案件頻發，引發社會廣泛關注。多數外墻脫落事故的主要原因是施工不當和檢修維護不及時，并且當外墻脫落事故發生后，常常出現維修責任不明、各方推諉、籌集資金困難等問題。
近日，在浙江省、福建省等地召開的兩會上，小區外墻脫落成為熱點話題。委員們紛紛提出外墻脫落治理問題的建議。委員們提出，住宅外墻須請專業機構做定期維保，加強外墻體檢，成立專門監督機構，還有委員呼吁加快建立長效管理機制，探索"先修理、后索責"機制。
基于ANSYS的文物遺址防止土堆脫落支架受力分析
3 結論
本文通過有限元分析，證明了以45#普通方鋼或圓鋼做支架材料，足以滿足文物遺址土堆脫落所需的支撐力。在支架底座四周和內部灌注水泥并用地腳螺栓與地面固定，確保支架和地面連接牢固，保證了其穩定性。
【免責聲明】 文章為轉載，版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題，請告知，本人將即刻作出相應處理
俄軍BMP2戰車在中國參賽出嚴重故障 負重輪脫落(圖)
飛出去的輪子和被迫停車的BMP-2步戰車
比賽開始后，各隊按照順序依次登場，在競速路段的比賽中，俄羅斯代表隊的BMP-2步戰車通過車轍橋后進入被稱為“搓板路”的起伏路段時毫不減速，直接高速沖上“搓板路”，導致車體前方高高翹起后重重砸在“搓板路”上，結果戲劇性的畫面出現了，伴隨著BMP-2步戰車發動機排氣口排出的滾滾濃煙，車輛右側的第一個負重輪直接脫落飛了出去，步戰車在通過“搓板路”后也不得不停了下來。從現場的視頻來看，應該是因為步戰車前部車體高高落下時力量過大導致懸掛機構與車輪的連接位置發生斷裂。值得一提的是，此前一天，在俄羅斯莫斯科阿拉比諾靶場舉行的“坦克兩項”大賽中，俄羅斯代表隊的T-72B3M主戰坦克也出了問題，竟然在比賽期間高速狂飆時出現了履帶脫落的情況。
BMP-2正被搶修車脫離賽道
故障發生后，為避免影響其他車組的比賽，賽事現場的搶修車立即將發生輪胎脫落的BMP-2步戰車脫離賽道，而俄羅斯代表隊則更換了一輛BMP-2繼續參加比賽。
高速狂飆中的委內瑞拉代表隊
目前，比賽已經結束，經過激烈的比拼，俄羅斯代表隊以45秒06分的完賽時間獲得小組第一，第二名為委內瑞拉車組，最后一名為津巴布韋車組。
展開 abaqus鋼筋銹蝕導致混凝土保護層脫落細觀模型
abaqus鋼筋銹蝕導致混凝土保護層脫落細觀模型
鋼筋銹蝕影響：
細觀模型：
混凝土損傷：
保護層脫落：
[案例分析]STARCCM+入門系列之——渦脫落
二維網格中圓柱渦脫落的部分需要加密，網格如下圖所示：
2、STAR-CCM+設置
本案例的使用的流體是空氣，而且是不可壓縮和層流式流體。渦流脫落是周期現象，它需要使用瞬態求解器。
（1）選擇本案例相應的物理模型；
（2）修改空氣屬性，在Models> Gas > Air > Material Properties > Density > Constant節點，把值為1。將節點DynamicViscosity > Constant的值改為2.0E-5Pa-s，在Fluid> Initial Conditions > Velocity節點把速度改為[0.15,0.0] m/s。
（3）Regions >Fluid_Domain > Boundaries > Inlet節點，把進口速度節點改為分量，將其值改為[0.15, 0.0] m/s。
3、計算8秒以后的圓柱后面的渦如圖所示。
計算域渦分布
圓柱的升力系數
本文轉自有限猿仿真博客，感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。
展開 南海擱淺那艘菲軍艦：螺旋槳脫落……
圖為菲律賓軍艦南海擱淺后螺旋槳脫落的慘狀。（資料圖）
8月29日夜間，菲律賓海軍旗艦，也是該國排水量最大的主戰艦艇——“德爾皮拉爾”號護衛艦（FF-15）在南海半月礁擱淺。經過6天滯留后，菲海軍在馬來西亞拖船的幫助下于9月3日夜間11點54分成功將擱淺船只拖離半月礁。
10月3日，菲律賓媒體發布了正在干船塢內進行維修的“德爾皮拉爾”號巡邏艦。從照片上可以看出該艦在擱淺事故中右舷螺旋槳脫落。此次擱淺，令原本實力不強的菲律賓海軍損失不小。
菲律賓海軍表示，該軍艦于9月3日午夜從半月礁被拖走，9月7日抵達蘇比克灣進行檢查和維修。直至9月30日，該艦才被放入干船塢經過全面檢查。經過檢查，兩個可控螺距螺旋槳必須更換，船只底部的傳動軸和其他相關部件也亟待修復。
菲海軍稱，由于該艦船是美國海岸警衛隊向菲律賓移交的三艘漢密爾頓級巡防艦的一艘，維修工作只能由美國完成。美國必須要在修復受損船只方面提供援助，所幸美菲之間簽署了物流支持協議，修復船只所需的關鍵零部件和高度專業化備件將很快運抵。
圖為此次菲律賓軍艦在南海擱淺的位置——半月礁。（資料圖）
該護衛艦為美國漢密爾頓級巡邏艦，曾于從1967年至2011年服役于美國海岸警衛隊，退役后根據“外國援助法”被菲律賓海軍接收。該艦是菲律賓接收的第二艘同級巡邏艦。目前菲海軍裝備有三艘美國援助的漢密爾頓級巡邏艦。“德爾皮拉爾”號母港位于蘇比克灣，緊鄰南海。艦長115米，排水量3250噸，吃水2.67米，續航里程14000海里，自持力45天。船上裝有76毫米艦炮，和多門25毫米、20毫米速射炮，以及12.7毫米機槍。
來源：鳳凰網軍事
展開 多物理場仿真解決混流式水輪機中的振動問題
圖片由Voith提供
轉輪葉片的CFD仿真顯示渦旋脫落（由兩個不同Q參數實現的可視視圖）。圖片由Voith提供。
渦旋脫落
Voith 使用ANSYS CFX 開展非穩態CFD 分析，以研究導流葉片上渦旋脫落的可能性。導流葉片上的后緣可用于防止渦旋脫落，并且分析顯示沒有脫落的跡象。因此工程師判斷這個問題不是導流葉片上的渦旋脫落造成的。接下來該團隊在轉輪葉片上開展非穩態CFD 分析。因為制成的后緣形狀可能與設計的形狀略有出入，工程師同時分析了與設計相同的倒棱緣和鈍角后緣。在頻率大約為220Hz 時，清楚觀察到鈍角后緣發生渦旋脫落，在370Hz時清楚觀察到倒棱后緣發生渦旋脫落。
對剛性轉輪而言，雖然所有的導流葉片在相同頻率下振動，不同葉片和沿單個葉片后緣的渦旋脫落頻率一般不同。原因是如果在水中安裝的轉輪部分自然頻率位于渦旋脫落的頻率范圍之內，且如果對應的模態形狀包含后緣彎曲，則渦旋脫落頻率可能鎖定，并在自然頻率上發生諧振。這種鎖定效應可能會導致大幅度振動。
耦合動力學行為
但是從轉輪葉片上分離的渦旋向下游移動進入尾水管時，不會直接影響到導流葉片。因此，即使鎖定效應會造成放大的渦旋脫落，但必定有其它原因導致導流葉片上游方向傳播的壓力脈沖，。隨后，工程師使用ANSYSMechanical 開展了模態和諧波響應分析，在使用流體單元創建的簡化水域中，用轉輪的聲振模型來研究整個轉輪和流道的耦合動力學行為。有限元模型包括轉輪的旋轉參照系和完全軸對稱的靜態部件簡化模型。轉輪結構在與軸連接處沿軸向和圓周方向固定，工程師將流固耦合界面與轉輪結構及聲學流體域進行結合。這種對無阻尼聲振模型的簡化模態分析，可提供模態形狀和對應的自然頻率。在測量得到的導流葉片振動頻率范圍附近，工程師發現了多個自然頻率。
展開 CFD學習：渦街流量計概述
渦旋脫落的頻率與液體通過流量計的速度之間存在直接關系，用于體積測量。
在阻流體的每一側形成的交替渦流的重復模式稱為卡門渦街，渦流脫落的效果稱為馮卡門效應。
大多數這些行業中常用的一種測量流體體積流量的儀器是渦街流量計
氣體、液體和蒸汽的體積測量在包括化學、石化、化肥和鋼鐵行業以及熱電廠在內的各種行業中都是必不可少的。測量流體體積流量的常用儀器是渦街流量計。
渦街流量計可以測量不同的流體，例如壓縮空氣、液化氣、過熱蒸汽、溶劑、導熱油、飽和蒸汽、煙道氣、完全軟化水等等。
讓我們仔細看看渦街流量計的全部內容。
渦街流量計：基礎知識
渦街流量計廣泛用于過程工業，以測量體積和質量流量。這些儀表具有多種優勢：
安裝簡單。
測量范圍廣。
對小流量變化高度敏感。
由于壓力和溫度變化的補償方案，性能卓越。
高精度測量。
沒有移動部件，需要較少的維護和修理。
故障概率較低。
渦街流量計利用了液體繞鈍體流動時的自然現象。渦街流量計的工作原理稱為“渦街流量計”。漩渦脫落是指漩渦或漩渦在物體的下游交替脫落。渦旋脫落的頻率與液體通過流量計的速度之間存在直接關系，用于體積測量。
接下來，我們將深入了解旋渦脫落過程。
渦流脫落期間會發生什么？
渦流脫落是西奧多·馮·卡門 (Theodor Von Karman) 發現的一種自然現象。當將阻流體或非流線型物體放置在快速流動的流道中時，流體會從物體分離到兩個下游側。當邊界層分離并卷回自身時，它還會形成渦流（也稱為渦流或漩渦）。渦流之間的間隔是恒定的，取決于阻流體的大小。
在阻流體的兩側，產生渦流并經歷更高的流體速度和更低的流體壓力。
展開 
多物理場仿真解決混流式水輪機中的振動問題
圖片由Voith提供
轉輪葉片的CFD仿真顯示渦旋脫落（由兩個不同Q參數實現的可視視圖）。圖片由Voith提供。
渦旋脫落
Voith 使用ANSYS CFX 開展非穩態CFD 分析，以研究導流葉片上渦旋脫落的可能性。導流葉片上的后緣可用于防止渦旋脫落，并且分析顯示沒有脫落的跡象。因此工程師判斷這個問題不是導流葉片上的渦旋脫落造成的。接下來該團隊在轉輪葉片上開展非穩態CFD 分析。因為制成的后緣形狀可能與設計的形狀略有出入，工程師同時分析了與設計相同的倒棱緣和鈍角后緣。在頻率大約為220Hz 時，清楚觀察到鈍角后緣發生渦旋脫落，在370Hz時清楚觀察到倒棱后緣發生渦旋脫落。
對剛性轉輪而言，雖然所有的導流葉片在相同頻率下振動，不同葉片和沿單個葉片后緣的渦旋脫落頻率一般不同。原因是如果在水中安裝的轉輪部分自然頻率位于渦旋脫落的頻率范圍之內，且如果對應的模態形狀包含后緣彎曲，則渦旋脫落頻率可能鎖定，并在自然頻率上發生諧振。這種鎖定效應可能會導致大幅度振動。
耦合動力學行為
但是從轉輪葉片上分離的渦旋向下游移動進入尾水管時，不會直接影響到導流葉片。因此，即使鎖定效應會造成放大的渦旋脫落，但必定有其它原因導致導流葉片上游方向傳播的壓力脈沖，。隨后，工程師使用ANSYSMechanical 開展了模態和諧波響應分析，在使用流體單元創建的簡化水域中，用轉輪的聲振模型來研究整個轉輪和流道的耦合動力學行為。有限元模型包括轉輪的旋轉參照系和完全軸對稱的靜態部件簡化模型。轉輪結構在與軸連接處沿軸向和圓周方向固定，工程師將流固耦合界面與轉輪結構及聲學流體域進行結合。這種對無阻尼聲振模型的簡化模態分析，可提供模態形狀和對應的自然頻率。在測量得到的導流葉片振動頻率范圍附近，工程師發現了多個自然頻率。
展開 淺談深圳賽格大廈的搖擺現象
既然懷疑對象是避雷針，那么，空氣以每秒4.5米左右的速度長時間不間斷穩定的流經圓柱形避雷針，在避雷針側邊形成“漩渦脫落”現象，在避雷針下風區域形成著名的“馮.卡門渦街”，漩渦脫落致使圓形的避雷針側邊形成長時間有規律的壓力交差變換，這該壓力作用下，圓柱體左右擺動。該擺動是有固定頻率的風振（風擺），當風振與避雷針的固有擺動頻率相近或相等時，風振動力疊加在一起，形成具有較大動能的擺動。兩條一模一樣的避雷針，互相作用下，形成共振擺動，聚集動能，造成主樓主體隨之擺動。正如視頻所見，避雷針的擺動幅度大于主樓擺動，從而印證了上述推測。
既然懷疑是避雷針的擺動引起主樓擺動，那就針對避雷針尋找解決方法：
方法一、兩條同粗細的避雷針，調整為一粗一細。這樣調整的效果是：兩條避雷針的固有震動頻率各不相同，直徑粗的避雷針固有震動頻率較小，直徑越小震動頻率越高。如此調整，可避免兩條避雷針之間產生共振現象，但是，這種方法不能避免兩條避雷針各自的漩渦脫落現象。
方法二、調整原有兩條等高避雷針的高度，使它們一高一矮，那么它們的固有振動頻率就各不相同了，高的避雷針震動頻率較低，矮的頻率較高。這種方法，也可以避免產生共振現象。該方法與方法一成本相近，另外，都不能避免兩條避雷針各自的漩渦脫落現象。
方法三、調整避雷針的外形為尖頭錐體，自尖部至底部，直徑均勻變化或非線性變化，錐體各個部位的斷面各不相同，流體經過錐體的側邊，不產生漩渦脫落現象，更不會產生兩個錐體的共振現象；
方法四、在兩條避雷針之間，增加聯系桿，通過聯系桿的作用，可以干擾兩條避雷針之間的震動頻率，從而避免產生共振現象；例如一條震動的琴弦，用手一按就不響了。聯系桿相當于按地琴弦上的手。
展開 【行業觀察】我國橋梁伸縮裝置創新性技術突破
同時，在進一步深入了解梳齒板橋梁伸縮裝置的結構設計和工程應用情況后，也梳理總結了其主要缺陷病害如下：
（1）因梳齒板下部混凝土在施工過程中振搗不密實，在車輛荷載作用下齒板產生強烈震動甚至直接下沉，從而致使螺帽脫落、螺栓突起。
（2）螺帽松動脫落導致垃圾直接堵塞梳齒下部，致使梳齒上翹，甚至產生梳齒折斷。
（3）伸縮裝置錨固系統和模塊化的不合理結構，最終導致梳齒板整板脫落；加快了伸縮裝置各部件損壞的頻率。
梳齒板伸縮裝置缺陷造成的不利影響包括：螺帽松動脫落、螺桿突起、梳齒上翹及梳齒板整板脫落，給過往車輛行車帶來嚴重的安全隱患，輪胎被扎爆或行車路線受阻所導致的交通安全事故頻發，而且行車舒適性極差；伸縮裝置錨固系統和模塊化結構的薄弱，加快了裝置整體損壞頻率；伸縮裝置頻繁更換維修，影響通車運營，增加運營成本。
隨著我國橋梁技術的不斷發展，橋梁跨度和橋面寬度的不斷增加和建設環境的影響，梁端間的變形呈現多方向、多角度，且變形量隨累計急劇增大，對伸縮裝置的多向變位功能呈現迫切的市場需要。
目前，市場上有大量伸縮裝置宣傳具有多向變位功能，通過對產品結構設計的研究和實際工程運用情況的分析總結，發現梳齒板伸縮裝置的多向變位是個偽命題，噱頭大于實際應用情況。
例如：某款產品主要由跨縫板、固定梳齒板、U 型螺栓、螺帽、箱體內設轉軸或其他部件、導水結構等組成。安裝 U 型螺栓下部時和橋梁預埋鋼筋連接，上部用螺帽固定住梳齒板，上下都采用鋼性牢固連接，這樣必然導致箱內用于要實現多向變位的轉軸等部件沒有了工作空間，最終無法實現多向變位；箱體周圍被混凝土包裹住，失去了活動量，自然就成為了一種擺設，沒有實際用處。
展開 斜拉索那點事兒（四）——斜拉索的振動
拉索的風致振動
1
渦激共振
在風的作用下，拉索從振動的風中吸收能量，產生一種帶有自激特點的受迫振動，在拉索上表現為因漩渦脫落而引起的渦激共振。
當流體繞過圓柱體后，在尾流中將出現交替脫落的漩渦，且漩渦的頻率，風速，圓柱體的直徑之間存在以下關系：
這就是著名的斯托羅哈數，由Strouhal于1898年提出。
漩渦脫落頻率：
下圖是雷諾數和漩渦脫落的關系：
如果被繞流的拉索是振動體，周期性的渦激力將引起拉索的渦激振動（Vortex-induced Vibration），當漩渦脫落頻率和拉索固有頻率一致時，將發生渦激共振。
由于拉索長度一般在50~400m之間，拉索的基頻在0.25~2Hz之間，隨長度而異。由共振條件：漩渦脫落頻率與拉索頻率一致。可知，能發生渦激共振的臨界風速為：
拉索的外徑約為0.2左右，拉索的一階渦激共振的臨界風速僅有0.25~2m/s如此低的風速所能產生的渦激力將難以提供激起拉索低階大幅度振動的能量，故而，一般而言，拉索的渦激共振一般發生在較高階的振動，對于長拉索高達十幾階的高頻振動。
從上式可以發現，漩渦脫落頻率和風速程線性關系，共振也只在拉索某一階頻率對應的某一個風速才發生。但實際上，當漩渦脫落頻率與某一階頻率接近時，將引起被繞流物體較大的振動，物體和流體之間便開始了劇烈的相互作用，拉索振動體系將對風的漩渦脫落產生反饋作用，使得漩渦脫落頻率在相當長的風速范圍內被拉索固有頻率“俘獲”，一般稱為“鎖定（Lock-on）現象”，這就使得渦激共振的風速范圍擴大。
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