基于组合塔的两自由度双圆柱风致振动特性研究

摘要

塔器的风致振动属于典型的圆柱绕流．在大多数情况下，工程中相邻塔器的直径、高度都是不同的，对应结构的固有频率也不相同．目前缺乏关于不同固有频率比和排布方式对具有高度差的不等直径塔器的风致振动响应影响的相关研究．以某组合塔器的参数为依据，将塔器简化为外形和刚度分离的自支撑气动弹性试验模型，设计了固有频率比为0.46、0.61、0.75、0.91的4组试验模型，在亚临界雷诺数和间距比L/D=1.11的条件下探究固有频率比和排布方式对具有高度差的不等直径塔器风致振动响应的影响．结果表明：低固有频率比(0.46和0.61)时，系统的振动频率分布比较集中且接近结构的固有频率，容易受到流体激励作用，发生耦合的涡激振动与驰振，振动响应显著增大；高固有频率比(0.75和0.91)时，振动频率较为分散，振动响应较平缓，表现为低幅度的类驰振现象．不同的排布方式对圆柱系统的振动响应也有显著影响．顺排时，小圆柱处于大圆柱的尾流中，受到大圆柱的遮蔽，系统整体振动响应较弱；逆排时，从小圆柱上脱落的漩涡撞击大圆柱，导致此时圆柱系统的振动最为剧烈，特别在较大折合流速ur下容易引发剧烈的耦合振动；并排时，两圆柱流体相互作用较弱，振动响应平缓，振幅远低于顺排和逆排布置．

关键词

风致振动 / 固有频率比 / 排布方式 / 振动特性