涡致振动

涡致振动

涡致振动,也称涡激振动(VIV),是结构物在流体绕流时因漩涡周期性脱落引发共振响应的现象 。该现象在土木工程、海洋工程及风能利用等多个领域均有重要影响 。

当漩涡脱落频率接近结构固有频率时,会产生锁频现象,导致振幅显著放大。其频率可通过斯特劳哈尔数公式fs=St×U/D估算 。在风能利用领域,基于该原理开发的无叶片风力发电机通过圆柱体或圆锥形采风筒的流固耦合作用实现能量转化 。针对大跨度桥梁,风洞试验是研究主拱截面形式与流场条件对涡激共振幅值影响及选取理想截面的重要手段 。最新研究还揭示了尾流驰振与尾流俘振等新的流固耦合动力学行为 。

1940年美国塔科马海峡大桥的风毁事故引发了桥梁风工程领域的广泛研究 。2020年虎门大桥因桥面水马改变气动外形而在特定风环境下发生显著涡振,最大振幅约30厘米 。2021年深圳赛格大厦的明显晃动也主要由涡激振动引起 。海洋工程中常采用螺旋列板等装置抑制立管的涡激振动 。

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