涡激振动实验装置的设计

涡激振动概述

在处理涡激振动问题时，把流体和固体弹性系统作为一 个统一的动力系统加以考虑，并找到两者的耦合条件，是解 决这个问题的重要关键。在涡激振动过程中，流体的动压力 是一种作用于弹性系统的外加载荷，动压力的大小取决于弹 性系统振动的位移、速度和加速度;另一方面， 流体动压 力的作用又会改变弹性系统振动的位移、速度和加速度。这 种互相作用的物理性质表现为流体对于弹性系统在惯性、阻 尼和弹性诸方面的耦合现象。
涡激振动概述

由惯性耦合产生附连质量，在有流速场存在的条件下，由 阻尼耦合产生附连阻尼，由弹性耦合产生附连刚度。流体的附 连质量、阻尼和刚度取决于流场的流动特征参量（诸如流速、 水深、流量等）、边界条件以及弹性系统的特性，其关系式相 当复杂。用实验或理论方法求出这些附连的量，是水弹性问题 研究中的重要课题。
实验目标

（1）垂直方向的强迫振荡并记录刚性管件模型三个方 向受力的时历 （2）水平方向的强迫振荡并记录刚性管件模型三个方 向受力的时历 （3）垂直方向和水平方向同时强迫振荡并记录刚性管 件的模型三个方向受力的时历 我们的目标是为该实验提供能在水平和垂直方向上变速运 行的装置，能在较短的时间内实现加速和减速的功能，垂 直和水平方向既能分别独立运动，又能同时协调运动，从 而带动实验对象以简谐振荡的模式运动
涡激振动实验装置的 设计
涡激振动概述

从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的 恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面 的旋涡。对于海洋工程上普遍采用的圆柱形断面结构物， 这种交替发放的泻涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周 期性变化的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的，或者 柔性管体允许发生弹性变形，那么脉动流体力将引发柱体 (管体)的周期性振动，这种规律性的柱状体振动反过来又 会改变其尾流的泻涡发放形态。这种流体一结构物相互作 用的问题被称作“涡激振动”。
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研究方法
1.实验法。
本装置使用平面运动机构，同时在水平和垂直方向通过滑块的运动来 模拟流场对于研究对象的涡激振动现象。 拖曳水池中的刚性管件模型的多角度双向强迫振荡模型试验装置
2.数值法。
3.半经验公式。
垂直平面运动机构(VPMM)

（1步进电机2齿轮箱3偏心机构4光电控制5轴承6拖车安装架7导流罩8振荡杆9力 传感器10螺旋桨电机）