渦激振動分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
渦激振動分析的視頻教程
帶彈性分隔板低Re方柱繞流渦激振動-雙向流固耦合(限時半價)
此視頻主要研究的是渦致振動問題。模型分為兩個部分-前方鈍體方柱和后方柔性板，當流體經過鈍體方柱后，一定雷諾數下（本模型為低雷諾數），將會產生渦脫，從而導致柔性板大幅渦激振動。 問題一：低雷諾數k-e已不再適用，無法產生渦脫？ 3-4章解決渦脫問題 問題二：柔性板振幅太小？ ? ? ?5-9章解決振幅問題（注意方法的使用）
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渦激振動分析的實例教程
橋梁箱梁渦激振動（渦振）仿真 ￥245
幾何模型與流體域：
幾何模型取用的知網某論文，網格全四邊形，計算精度高，用的層疊網格。
udf導入：2dof，龍格庫塔法
監測：x、y向位移，三分力系數等
結果：速度云圖
結果：位移時程曲線
對于海洋工程上普遍采用的圓柱形斷面結構物，這種交替發放的瀉渦又會在柱體上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的，或者柔性管體允許發生彈性變形，那么脈動流體力將引發柱體(管體)的周期性振動，這種規律性的柱狀體振動反過來又會改變其尾流的瀉渦發放形態。這種流體一結構物相互作用的問題被稱作“渦激振動”（Vortex-Induced Vibration ：VIV）。
在處理渦激振動問題時，把流體和固體彈性系統作為一個統一的動力系統加以考慮，并找到兩者的耦合條件，是解決這個問題的重要關鍵。在渦激振動過程中，流體的動壓力是一種作用于彈性系統的外加載荷，動壓力的大小取決于彈性系統振動的位移、速度和加速度;另一方面，
流體動壓力的作用又會改變彈性系統振動的位移、速度和加速度。這種互相作用的物理性質表現為流體對于彈性系統在慣性、阻尼和彈性諸方面的耦合現象。
由慣性耦合產生附連質量，在有流速場存在的條件下，由阻尼耦合產生附連阻尼，由彈性耦合產生附連剛度。流體的附連質量、阻尼和剛度取決于流場的流動特征參量（諸如流速、水深、流量等）、邊界條件以及彈性系統的特性，其關系式相當復雜。用實驗或理論方法求出這些附連的量，是水彈性問題研究中的重要課題。實驗證明，漩渦的發放頻率f可用無量綱參數斯特勞哈爾數St（Strouhal Number）來表示，表達式為：
f=St*V/D
St是構件剖面形狀與雷諾數Re的函數，其定義式為St=D/（V*T）。
其中：V為垂直于構件軸線的速度（m/s）；
D為圓柱直徑或柱體的其他特征長度（m）；
T為相關的特征時間（s）。
目前，主要的研究方法有三種：
1，實驗方法
瀉渦脫落引發的渦激振動是一個多物理場耦合，相互作用的復雜過程。
展開 人類正試圖利用渦激振動來進行風力發電機。如若成功，不需要齒輪傳動裝置的風力發電機，可以大大節約生產制及維護成本。因為可以直接利用風對高大鈍體產生的渦激振動，利用振動產生的機械能發電。
這個“渦激振動”究竟是個什么鬼？！
其實，“渦激振動”算不上什么鬼，它與后來風機的運行也沒有什么關系。
舉個例子，把一根蘆葦桿插入水流，水流經過它之后會產生渦旋，葦桿隨之晃動，而且葦桿越高晃動越厲害，這種自然現象就是“渦激振動”。
這是為什么呢？學術點解釋，一定條件下的穩定來流繞過規則物體時，物體兩側會周期性地產生脫離其表面的渦旋，也就是所謂的邊界層脫離，這種流體與物體相互作用的現象被稱作“渦激振動”。換句話說，只要發生邊界層脫離，就可能出現“渦激振動”，只是流體繞流圓柱體這類規則物體時產生的“渦激振動”現象會更明顯。
具體到塔筒上，其實低塔筒也有“渦激振動”，只不過同樣的來流情景下沒有高塔筒明顯而已，但風速條件一旦具備，它肯定會振動給你看的。為什么有經驗的師傅在實施普通塔筒吊裝作業過程中，一旦遇到空塔筒過夜情況，總是將吊車的吊鉤鉤住塔筒，就是避免夜里很長時間內可能的大風和塔筒產生“渦激振動”。
為什么“渦激振動”在高低塔筒上的表現會有那么大反差呢？
原因在于低塔筒頻率高，來流所產生的脈動推力和塔筒產生共振的幾率比較低，所以在一般允許吊裝條件的風速下，這種振動完全可以忽略不計，但高塔筒的情景就不同了，由于塔筒增高而其頻率降低了，同樣來流的脈動推力和高塔筒產生共振的幾率變高，所以高塔筒的“晃動”就惹人眼球了。
善意提醒的是，“渦激共振”的現象僅會出現在機艙風輪沒有安裝的階段，因為在風輪安裝后，就沒有“渦激振動”產生的前提條件了。當然，在吊裝階段消除“渦激共振”并不是問題，國內外早有成熟的解決方案。為讓你別擔心“渦激振動”這件事，介紹幾種消除渦激共振的方案。
展開 圖6 橋梁渦激振動的計算結果
圖7 橋梁上下某兩個對稱點的速度演變
5. 優化設計
在橋梁設計時，可通過橋梁氣動外形修型，適當增加結構阻尼等方法避免和減緩在設計工況下的橋梁的風致振動。下面以一種優化后的橋梁橫截面為例，計算優化后的模擬結果。
圖8 某懸索橋梁的優化橫截面
在相同條件下的渦激振動計算結果如圖9所示，同樣的，在橋梁上下選擇兩個對稱點測量速度隨著時間的變化如圖10所示。
圖9 優化后橋梁渦激振動的計算結果
圖10 優化后橋梁上下某兩個對稱點的速度演變
6. 結論
（1）ABAQUS CFD模塊能有效地模擬橋梁渦激振動；
（2）ABAQUS數值模擬可以計算強風作用下橋梁周圍的空氣動力學特征；
（3）優化后的橋梁橫截面減弱了渦激振動現象，能為實際工程提供參考。
圖11 優化前后橋梁周圍的空氣動力學特征
7. 計算配置
處理器：Intel(R) Core(TM) i7-9700K CPU @ 3.60GHz
內存：32G
計算時間：5H
8. 參考資料
維基百科卡門渦街詞條: en.wikipedia.org
任少鐸. 卡門渦街的成因及虎門大橋的振動分析[J]. 物理教師, 2020, 41(09): 57-59+61.
張偉偉, 豆子皓, 李新濤, 高傳強. 橋梁若干流致振動與卡門渦街[J]. 空氣動力學學報, 2020, 38(03): 405-412.
Abaqus分析模型.zip
橋梁渦激振動問題的ABAQUS數值模擬-iCPFEM.pptx
卡門渦街的成因及虎門大橋的振動分析_任少鐸.pdf
橋梁若干流致振動與卡門渦街_張偉偉.pdf
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工程經驗夠硬核：10 余年 ABAQUS 全場景應用經驗，精通流固耦合、非線性沖擊、聲固耦合等復雜仿真技術，曾主導 “重點軍貿型號復雜裝配體剛度 / 強度分析”“航天器尾噴管隨機載荷碰撞仿真”“虎門大橋渦激振動協同分析” 等國家級項目，對工程實際問題的理解遠超普通講師；
2.
幾何模型與流體域：
幾何模型取用的知網某論文，網格全四邊形，計算精度高，用的層疊網格。
udf導入：2dof，龍格庫塔法
監測：x、y向位移，三分力系數等
結果：速度云圖
結果：位移時程曲線
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。
1. 研究背景
2020年虎門大橋的振動引起了學術界和網民的廣泛關注和討論。許多土木工程領域的學者首先指出，這應該是比較常見的大跨度橋梁的渦激振動，對橋梁的破壞并不劇烈。然而，許多自媒體引用了1940年塔科馬大橋的倒塌事件來說明渦激振動的嚴重性和破壞性。簡單搜索一下"渦激振動"、"卡門渦街"和"塔科馬大橋"，就會發現"卡門渦旋誘發了結構失穩，顫振是塔科馬大橋倒塌的原因"這一描述。
當流體在障礙物周圍流動時
來源：HSE學習交流微信公眾號
也許，你已聽說120米鋼柔塔筒吊裝過程中出現晃動的事兒了，還看了一個“塔晃”的視頻橋段，有那么片刻心就不安了：只是立個塔筒就這么晃動，那裝上風機運行起來還不晃倒？這個“渦激振動”究竟是個什么鬼？！
其實，“渦激振動”算不上什么鬼
在講渦激振動前，先談談渦激振動的來源：通常振動按照不同響應形式可以劃分為：抖振，渦激振動和自激振動。其中，自激振動又可以分為馳振和顫振。渦激振動的“典故”有這么一說：
有一天，詩仙李白心情很郁悶，拿著刀到河邊去砍水，砍完后還是不爽，便把刀往河里一插，開始思考人生。可是，他發現水流在刀的阻擋下，流速并沒有放緩，反而增加湍急了；于是詩仙寫下了：《宣州謝脁樓餞別校書叔云》
棄我去者，昨日之日不可留
對于海洋工程上普遍采用的圓柱形斷面結構物，這種交替發放的瀉渦又會在柱體上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的，或者柔性管體允許發生彈性變形，那么脈動流體力將引發柱體(管體)的周期性振動，這種規律性的柱狀體振動反過來又會改變其尾流的瀉渦發放形態。這種流體一結構物相互作用的問題被稱作“渦激振動”（Vortex-Induced Vibration ：VIV）。
在處理渦激振動問題時
