|
在讲涡激振动前，先谈谈涡激振动的来源：通常振动按照不同响应形式可以划分为：抖振，涡激振动和自激振动。其中，自激振动又可以分为驰振和颤振。涡激振动的“典故”有这么一说： 有一天，诗仙李白心情很郁闷，拿着刀到河边去砍水，砍完后还是不爽，便把刀往河里一插，开始思考人生。可是，他发现水流在刀的阻挡下，流速并没有放缓，反而增加湍急了；于是诗仙写下了：《宣州谢脁楼饯别校书叔云》 弃我去者，昨日之日不可留； 乱我心者，今日之日多烦忧。 长风万里送秋雁，对此可以酣高楼。 蓬莱文章建安骨，中间小谢又清发。 俱怀逸兴壮思飞，欲上青天览明月。 抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁。 人生在世不称意，明朝散发弄扁舟。 这是一个钝体绕流问题。在边缘处（刀刃），水拐了个大弯往前流，由于受到压缩速度变快（流量相等，截面积变小，速度变快）与之前的流场形成剪切层；剪切层不稳定，尤其在惯性力远大于粘性力/表面张力/地心引力,剪切层破坏，形成更加湍急的漩涡。如果流速够快，或者李大侠能够卸剑划水，或许可以看到卡门涡街。当漩涡脱离固体是，由于漩涡是非对称的，所以会受到侧向力，而这个侧向力与漩涡频率有关；即当固体频率和漩涡频率接近时，发生共振。由此，固体在漩涡作用下产生的振动叫涡激振动。 海洋石油隔水管，其圆柱状的弹性管体，使漩涡非对称的脱落形成侧向力，侧向力作用于弹性管体，使其发生变形，这个变形又反过来影响漩涡的周期性发放，最终使管体发生共振；历史上有塔科马海峡吊桥，便是因为涡激振动产生了共振而倒塌。 《老子》写道，水善利万物而不争。涡激振动有利用的地方吗？其实鱼在水中游动，产生绕流，同时会产生相应的频率；显然，金鱼和鲨鱼不在一个量级，海洋中不同鱼种互不串台。海豹的胡须就是一个探测器，对食物鱼类特别敏感。胡须在食物鱼类产生的绕流中，会发生共振，由此大大提供捕食的成功几率。 人类正试图利用涡激振动来进行风力发电机。如若成功，不需要齿轮传动装置的风力发电机，可以大大节约生产制及维护成本。因为可以直接利用风对高大钝体产生的涡激振动，利用振动产生的机械能发电。 |
|
|
