圆柱绕流全向裹覆减阻减振措施
建筑工程中的建筑物震防和防护方法有哪些?
建筑工程中的建筑物震防和防护方法有哪些?一、加固柱和梁结构:建筑物的柱和梁结构是承受地震力的主要部分,因此对其进行加固非常重要。
常用的方法包括:1. 捆绑加固:使用钢筋或碳纤维带将柱和梁结构进行捆绑加固,增加其抗震能力。
2. 增加剪力墙:在柱和梁结构的周围加设剪力墙,通过增加水平抗力来提高建筑物的稳定性。
3. 加固连接节点:连接节点是结构中容易出现破坏的部位,加固节点可以提高结构的整体稳定性。
4. 使用防震钢板:在柱和梁结构的关键位置使用防震钢板,可以增加其抗震能力。
二、加强土建筑物的抗震能力:在建筑工程中,加强土建筑物的抗震能力也是非常重要的。
以下是一些常用的方法:1. 土基础处理:通过对土基础进行处理,如夯实、加固、灌浆等,可以增加其抗震能力。
2. 地基加固:在地基层加设地基搭板、钢筋网等,增加地基的稳定性。
3. 控制土壤液化:在液化地区,采取相应的措施来控制土壤液化现象,如注浆、加固灌砂等。
4. 导向防震设计:通过合理设计建筑物的质量中心、抗震墙等,引导震波在建筑物内传播,减小破坏。
三、采用抗震材料和技术:现代建筑工程中常采用一些抗震材料和技术来提高建筑物的抗震能力,常见的方法有:1. 使用高性能混凝土:高性能混凝土具有较高的抗震性能,可以用于建造高层建筑和重要结构物。
2. 粘弹性材料:在柱和梁结构中采用粘弹性材料,可以吸收部分地震能量,减少对建筑物的损坏。
3. 隔震技术:通过设置隔震层、隔震器等装置,将建筑物与地基隔离,减少地震对建筑物的影响。
4. 减震技术:如添加减震器、减震支撑系统等,可以减小地震力对建筑物的作用。
总结:在建筑工程中,建筑物震防和防护方法非常重要,能够有效提高建筑物的抗震能力,减少地震造成的损失。
通过加固柱和梁结构、加强土建筑物抗震能力以及采用抗震材料和技术等多种手段,可以从不同方面提高建筑物的整体抗震性能。
未来,随着科技的发展和研究的深入,相信会有更多创新的方法被应用于建筑工程中,保障人民生命财产安全的同时,为城市建设和发展做出更大的贡献。
隧道爆破施工减振措施分析
隧道爆破施工减振措施分析摘要:随着轻轨、地铁等轨道交通的快速发展,须修建大量地下隧道。
重庆由于特殊的地理位置,其岩层埋藏较浅,多为IV围岩,需要进行爆破施工。
为了减少和避免对隧道上部和附近建筑物的影响,在安全距离不能满足规范计算值条件下,通过在隧道周边设置减震孔达到了顺利施工的目的。
关键词:爆破振动;振速;减震孔前言轻轨交通以其高效、快捷、环保等优点,成为缓解城市交通和减少污染的有效手段,但是由于城市即有建筑的存在,须修建大量地下隧道。
为了加快施工的进程,岩层地段不可避免要采用爆破施工,但爆破通常会对现有建筑物带来一定的影响。
采用合理有效的减振措施,是达到顺利施工的关键。
一、工程概况某区间隧道起止里程为YK0+400.000~YK0+617.672,共217.672m。
本段线路出露地层自上而下分别为:第四系全新统人工杂填土、卵石土、下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩和砂质泥岩。
岩层主要由一套紫褐色砂质泥岩和黄色--黄灰色砂岩组成,基岩强风化带厚度一般小于 1.0m,局部地段基岩由于地表水的影响,强风化带厚度较大,达1.5~2.0m,基岩强风化带岩体破碎,风化裂隙发育,岩质软。
围岩级别为IV类围岩。
隧道埋深仅7.8~12.6m,顶板岩层厚度为仅3.5~11.1m,为超浅埋隧道,其具体埋深情况如表1。
表1区间隧道埋深情况里程(YK0+)长度(m)埋深(m) 顶板岩层厚度(m)400~430.083 30.08 3 11.1~12.2 9.0~9.6430.0 83~479.82 2 49.739 7.8~9.0 5.5~4.0479.8 22~504.86 1 25.039 8.5~9.3 3.5~4.2504.8 61~570 65.139 10.2~12.6 9.5~5.1570~60 7.465 37.465 12.6 11.1~9.5607.465~617.672 10.207 12.6 9.5~10.3同时该隧道沿线在许多既有的重要建筑物:饭店、国际服装城,隧道上面为道路。
常见的防震措施
常见的防震措施地震是一种自然灾害,常常造成巨大的破坏和人员伤亡。
为了减少地震对建筑物和人民生命财产的影响,人们采取了各种防震措施。
本文将介绍一些常见的防震措施,以提高建筑物的抗震能力和人们的安全。
首先,建筑物的结构设计是抗震的关键。
采用适当的结构形式和合理的结构设计可以提高建筑物的抗震性能。
例如,钢筋混凝土结构常用于抗震建筑物,因为钢筋混凝土的抗震性能较好。
此外,使用钢结构、框架结构和悬挑结构等也可以提高建筑物的抗震能力。
设计师还应根据地震烈度和建筑物的用途,确定适当的抗震设计参数,如基础的承载能力、柱子的截面积等。
其次,建筑物的抗震设备和材料也是重要的防震措施。
例如,地震减震器可以减少地震对建筑物的影响。
地震减震器是一种装置,可以吸收和分散地震的能量,减少地震对建筑物的破坏。
另外,使用弹性支座和隔震层等也可以减轻地震对建筑物的影响。
此外,使用高强度和高韧性的建筑材料,如钢筋混凝土和钢材,也可以提高建筑物的抗震性能。
此外,建筑物的结构加固和改造也是常见的防震措施。
对于老旧建筑物或已存在结构问题的建筑物,可以通过加固和改造来提高其抗震能力。
例如,可以加固建筑物的柱子和梁,增加其承载能力。
此外,可以增加建筑物的支撑和连接,以增强其整体稳定性。
通过结构加固和改造,可以使建筑物在地震时更加稳固,减少破坏和倒塌的风险。
除了建筑物本身的防震措施,人们还可以采取一些个人防震措施来提高自身的安全。
首先,了解地震的知识和预防措施是非常重要的。
人们应该学习如何正确行动,在地震发生时采取正确的保护措施,如躲避到坚固的桌子下或靠墙躲避。
此外,人们还可以制定逃生计划,提前确定逃生路线和安全点。
定期参加地震应急演练也是提高自身安全的重要举措。
总之,地震是一种不可避免的自然灾害,但我们可以通过采取一系列的防震措施来减少地震对建筑物和人民生命财产的影响。
建筑物的结构设计、抗震设备和材料、结构加固和改造以及个人防震措施都是常见的防震措施。
飞行器主要减阻措施机理及其应用效果-力学论文-物理论文
飞行器主要减阻措施机理及其应用效果-力学论文-物理论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:针对阻力过大给飞行器带来的设计难度和使用成本问题,调研了当前主要减阻措施及其应用效果。
结果表明,在减小激波阻力方面,主要将强激波变成弱激波系,或者优化压力分布,使总压差阻力最小;在减小摩擦阻力方面,在层流区通过维持最大表面积的顺压梯度延迟转捩,而在湍流区通过改变表面几何形态或者在流体中添加大分子物质,减弱湍流强度,为低阻力气动外形设计方法的建立和发展提供了参考。
关键词:减阻; 激波阻力; 摩擦阻力; 等离子体; 零质量射流; 吹吸气; 鼓包; 多孔压力腔; 涡流发生器; 涂层减阻;Abstract:For the excessive drag problem which usually enlarges the design difficulty and cost of use, the flow mechanism effectiveness of drag reduction techniques has been investigated and analyzed, as well as its current effectiveness. The result shows that, the active and passive flow control techniques access the shock drag reduction though wakening the an strong shock to multi-wake shocks or reconstructing the an optimal pressure distribution, and access the fraction drag reduction by enlarging of the laminar region by favorable pressure gradient on laminar flow region and decreasing the strength of turbulence by changing the solid wall micro scale construction or adding large scale molecule to boundary. The flow mechanism can provide references for low drag aerodynamic design method construction.Keyword:drag reduction; shock wave drag; friction drag; plasma; zero-mass flux jet; push-pull airflow; bump; poros pressure chamber; vortex generator; coating drag reduction;1、引言减阻一直是航空航天领域关注的焦点,定型、批产、运营装备的各类航空运输飞机、战斗机、高空飞艇以及导弹的外形,一般都是当时技术能力下能达到阻力最小外形,飞行器的更新换代都会尽量吸收减阻技术的新成果,对外形进行持续的优化改进。
减震的工程性措施
减震的工程性措施引言在建筑、桥梁等工程项目中,地震是一种常见的自然灾害,它可能对结构物造成严重的破坏。
因此,在设计和建设工程项目时,减震的工程性措施非常重要。
本文将重点介绍几种常见的减震措施,包括基础设计、结构设计和材料选择等方面的措施。
基础设计基础选择在地震区域,选择合适的基础类型对于减震至关重要。
常见的基础类型包括承台式、嵌岩式和扩展基础等。
根据工程具体情况,选择合适的基础类型可以有效减轻地震对结构的冲击。
基础的抗震设计在设计基础时,需要考虑地震引起的地表位移和地震波的传播。
采用适当的结构措施,如添加阻尼器、增加承载力等,可以有效地减少地震所产生的位移和波动对基础的影响。
结构设计结构选择在结构的设计中,需要选择合适的结构类型来抵抗地震的冲击。
常见的结构类型包括框架结构、筒状结构和剪力墙结构等。
不同的结构类型在抗震性能上有所差异,根据具体工程需求进行选择可以提高结构的抗震能力。
结构的抗震设计在结构的设计过程中,需要采取一些抗震设计措施来增强结构的抗震能力。
常见的抗震设计措施包括增加结构横向刚度、设置合理的剪力墙等。
这些措施可以有效地减少地震对结构的破坏,提高结构的抗震能力。
材料选择高强度材料在设计和选择结构材料时,应优先考虑高强度材料。
高强度材料拥有更好的抗震性能,可以有效地减少结构受到地震力的影响。
高耐久性材料在地震中,结构可能遭受剧烈的摩擦和振动,因此需要选择高耐久性材料来确保结构的持久性能。
高耐久性材料可以减少地震对结构的破坏,并提高结构的寿命。
结论减震是工程项目中重要的工程性措施之一。
通过合理的基础设计、结构设计和材料选择等措施,可以有效地提高结构的抗震能力,减轻地震对工程项目的影响。
在今后的工程设计和建设过程中,需要更加注重减震措施的运用,以确保结构的安全和可靠性。
1 塔设备的振动及防震措施
(2-1)
求解得:
(2-2)
mH4 T3 0.102 EI 振型:图2-2
17
⒉ 变截面塔: 不等直径或不等壁厚, 质量沿高度不均布 方法: 质量折算法—将一个多自由度体系简化成一个 单自由度体系,如图2-3所示 假设: a.塔的质量全部集中于塔顶 b.振型曲线为
公式缺点:只能计算第一振型的自振周期 ( 为什么? )
一般塔的T1=1~10s 之间
18
多自由 度体系 折算后的 单自由度 体系
图2-3
不等直径或不等壁厚塔的计算
19
2.塔设备的防振
⒈ 共振的危害: 轻者使塔产生严重弯曲、倾斜,塔板效率下降, 影响塔设备的正常操作; 重者使塔设备导致严重破坏,造成安全事故。
1.塔设备的振动
在风力作用下→塔的振动形式: 载荷振动: 振动方向沿着风的方向—顺风向的振动 诱导振动: 振动方向沿着风的垂直方向—横向振动
它对塔设备的破坏性大,所以主 要讨论风的诱导振动。
1
一、风的诱导振动
⒈ 机理:
⑴卡曼涡街:当风以一定速度绕流圆柱体时, 在圆柱体两侧的 背风面交替产生旋转方向相反的旋涡, 然后脱离 并形成一个旋涡尾流, 这种现象称为卡曼涡街, 如图1-3所示 ⑵产生原因: 图1-1, 1-2 依据流体力学原理→边界层堆积、分离
拽力—沿风向产生的风力
2 C v A ⑵升力计算: F L L
∴计算时一般只考虑升力
2
(1-1)
9
⒊ 风诱导振动的激振频率:
⑴塔体的激振频率=形成旋涡的频率=旋涡脱落的频率
⑵旋涡脱落的频率的影响因素: 塔体的外径、风速 ⑶激振频率: f v S r v (1-2) D
建筑设计中土木工程结构相关减震措施
建筑设计中土木工程结构相关减震措施在建筑设计中,土木工程结构相关的减震措施是非常重要的,它们可以有效地减小地震对建筑物的破坏程度,提高建筑物的抗震性能和安全性。
下面将介绍几种常见的土木工程结构减震措施。
首先,基础减震措施是非常重要的。
地震会产生强烈的地基振动,如果建筑物的基础不稳定,就会导致建筑物倒塌。
为了减小地震对基础的影响,可以采用一些措施,如增加基础的面积、加固基础的结构、提高基础的抗震性能等。
其次,结构减震措施也是非常关键的。
在大地震中,建筑物的结构往往是最容易受到破坏的部分。
为了提高建筑物的结构抗震性能,可以采用一些减震技术,如加装减震器、增加剪力墙和强度梁的数量、设置减震梁等。
这些措施可以有效地减小地震对建筑物结构的破坏程度,提高结构的抗震性能。
此外,还可以采用隔震措施。
隔震是一种比较常见的减震技术,它通过在建筑物和地基之间设置隔震层,来隔绝地震的振动波传递到建筑物中。
常用的隔震材料包括橡胶、聚氨酯等。
隔震可以减小地震对建筑物的冲击力和振动幅度,提高建筑物的抗震性能。
另外,还可以采用阻尼措施。
阻尼是一种通过消耗地震能量来减小地震对建筑物的影响的措施。
常用的阻尼器包括摩擦阻尼器、液压阻尼器等。
阻尼可以减小地震对建筑物结构的冲击力和振动幅度,提高建筑物的抗震性能。
最后,还可以采用预制装配化技术。
预制装配化是一种现代建筑施工方式,它可以提高建筑物的施工质量和抗震性能。
通过预制装配化技术,可以在工厂中制造出各种标准化的构件,然后再将它们组装在建筑现场中。
这样可以减小施工过程中的人为因素对建筑物的影响,提高建筑物的抗震性能和安全性。
综上所述,建筑设计中土木工程结构相关的减震措施主要包括基础减震措施、结构减震措施、隔震措施、阻尼措施和预制装配化技术等。
通过采用这些减震措施,可以有效地减小地震对建筑物的破坏程度,提高建筑物的抗震性能和安全性。
框架柱漏振设计方案
框架柱漏振设计方案
设计目标:
本设计方案旨在减少框架结构中柱子的漏振现象,提高结构的稳定性和抗震能力。
设计原理:
柱子的漏振现象是指在地震等外界激励下,柱子会在各向异性地震波作用下发生较大的振动,导致结构整体的不稳定。
为了解决这一问题,本方案采取以下几个步骤:
1. 框架柱设计:
- 选择较高的柱截面和材料,以增加柱子的刚度和强度;
- 采用多层钢筋混凝土柱,以提高柱子的承载能力;
- 合理布置柱子,避免柱子在地震作用下受到过大的剪力和弯矩。
2. 减震措施:
- 在柱子与地基连接处设置适当的减震装置,如橡胶隔震垫;
- 在柱子顶部设置减震梁,以减少柱子在地震作用下的位移和变形。
3. 结构优化:
- 通过结构分析和模拟,优化整个框架结构的刚度和强度;
- 采用适当的抗震设计方法,如局部加筋、加固等,提高整个结构的稳定性。
以上设计原理和措施综合应用,可以有效减少框架柱的漏振现象,提高结构的稳定性和抗震能力。
备注:
本设计方案仅供参考,具体的设计细节需要根据实际情况进行调整和修改。
为了确保设计方案的可行性和安全性,请在设计过程中进行详细的结构分析和计算,并遵循相关的国家和地区建筑设计规范。
请注意,本文档中的内容未引用任何无法确认来源的内容。
防震加固方案
防震加固方案地震是一种地壳运动引起的自然现象,它给人们的生活和财产安全带来了巨大的威胁。
为了保护建筑物免受地震带来的严重破坏,防震加固方案应运而生。
本文将介绍几种常见的防震加固方法和技术,以期提供有关地震安全的重要建议。
一、土木结构加固方案土木结构是我们生活中常见的建筑类型之一。
为了增强其抗震能力,可以采取以下加固措施:1. 加固支撑结构:引入更多的支撑柱和梁,以提高结构的稳定性和刚性。
这些支撑部件应该采用高强度材料制造,以确保其承载能力;2. 设置减震装置:减震装置可以有效降低地震对建筑物的影响。
常见的减震装置有液体阻尼器、摩擦式减震器等。
其作用是通过消耗和分散地震能量,减轻结构的震动程度;3. 加固土壤基础:土壤基础的加固对于保护建筑物免受地震破坏至关重要。
可以采用加固土壤、混凝土桩等方式,使基础更加坚固可靠;4. 加固墙体:墙体是土木结构的重要组成部分,也是承受地震荷载的主要构件之一。
可以采取加固墙体的措施,例如加固砖墙、增加钢筋等,以提高其抗震能力。
二、钢结构加固方案钢结构由于其高强度和刚性而广泛应用于建筑物中。
为了提高钢结构的抗震能力,可以采取以下加固措施:1. 增加钢材使用量:通过增加钢材的使用量可以增强结构的抗震能力。
在构件设计和制造过程中,应严格按照规范要求进行,确保钢材的质量和强度;2. 钢筋混凝土复合结构:钢筋混凝土复合结构是一种通过钢材和混凝土相互作用实现的结构形式。
它结合了钢结构和混凝土结构的优点,具有较高的抗震性能;3. 建立稳定的支撑系统:在钢结构中,支撑系统起着重要的作用。
通过合理设计和布置支撑柱和梁,可以提高结构的稳定性和抗震能力;4. 增加连接件强度:连接件是钢结构中的关键组成部分。
通过增加连接件的强度和刚性,可以提高整体结构的抗震能力。
三、混凝土结构加固方案混凝土结构是一种常见的建筑形式,为了增加其抗震能力,可以采取以下措施:1. 增加混凝土的强度:在设计和制造过程中,应选用高强度的混凝土,以提高结构的承载能力和抗震性能;2. 增加钢筋使用量:通过在混凝土中添加足够的钢筋,可以提高结构的刚性和抗震能力;3. 加固构件:加固柱、梁和楼板等重要构件,以提高其抗震能力。
高雷诺数下加装导流板的圆柱绕流数值模拟
第17卷 第4期 中 国 水 运Vol.17 No.4 2017年 4月 China Water Transport April 2017收稿日期:2017-01-23作者简介:宁文龙(1988-),交通运输部水运科学研究院研究实习员。
高雷诺数下加装导流板的圆柱绕流数值模拟宁文龙(交通运输部水运科学研究院,北京 100088)摘 要:长圆柱结构在水流冲击和波浪作用下,后端不断产生周期性的漩涡脱落,其诱发的涡激振动会引起结构疲劳损伤,从而破坏结构。
在圆柱结构迎流区和尾迹区加装导流板之后,通过阻碍上下剪切层动量交换,延迟边界层分离,从而有效抑制圆柱涡激振动现象。
利用数值模拟研究了二维加装导流板的圆柱受力特性。
采用ω-k 湍流模型,对高雷诺数流动状态(Re=106)下的二维导流圆柱在不同迎流速度、及不同迎流角度下所受阻力和升力进行了计算。
关键词:二维绕流;高雷诺数;Fluent 计算;ω-k 型中图分类号:TU375.1 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2017)04-0176-03一、引言随着内河经济的发展,内河航道建设越加丰富,部分涉及到大型水下结构应用。
其中圆柱结构因为加工工艺简单、用途广泛而备受青睐。
当水流以一定的速度流过圆柱结构时,圆柱周围产生周期性脱落的漩涡,因此圆柱结构会受到沿迎流方向的周期性阻力和垂直与迎流方向的周期性升力。
由于圆柱结构在轴向尺寸上远大于径向尺寸,固有频率较低,故在周期升力和阻力的影响下容易发生涡激振动而导致结构疲劳破坏,从而带来巨大的经济损失。
对如何有效的控制圆柱涡激振动及减小圆柱结构在水下所受阻力展开了大量研究[1-3]。
研究发现,为圆柱结构加装减振装置或导流结构,可以有效降低其涡激振动的强度,常用的加装装置如图1所示。
(a 螺旋条纹;b 开孔管套;c 轴向板条;d 控制杆;e 飘带;f 分隔板;g 导向翼;h 整流罩;i 短扰流板)图1 不同形式的减振导流结构近年来不少学者对涡激振动减振方面做出了深入研究,Hwang [4]等对分隔板的减振效果进行了实验和模拟计算。
减震隔震技术及方案
减隔震方案介绍目录一、减震技术简介 (1)1.1 减震产品简介 (2)1.1.1 屈曲约束支撑 (2)1.1.2 粘滞阻尼器 (6)1.2 减震方案及施工 (11)1.2.1支撑式安装 (11)1.2.2墙式安装 (12)二、隔震技术简介 (17)2.1 隔震原理 (17)2.2 隔震技术优点 (19)2.2.1 安全 (19)2.2.2 经济 (20)2.2.3 支座耐久性好 (20)2.3 隔震方案及施工 (21)一、减震技术简介减震耗能技术= “小震经济、中震不坏、大震易修、余震不倒”结构抗震设防的三原则:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
采用屈曲约束支撑设防后,可以使建筑结构抗震性能更上一层楼,全面实现:●小震经济减震产品具有良好的滞回耗能能力,其在风载与小震下构件承载能力比传统结构提高2-10倍,。
相同承载力条件下与普通结构相比,其截面可大大减小,所以结构的抗侧刚度变小,周期相应加大。
2ηα0.45α00.1g5g T6根据上图的反应谱曲线可以看出,结构周期加长,其地震反应就减小,周期由传统抗震方案1点增加到减震方案2点,地震反应加速度有很大的降低;采用减震技术方案后结构的各阶周期都有增加,所以各阶振型的地震反应都减小,减小幅度一般为10%~25%。
如果结构反应由地震工况控制,地震作用减小后,则所有构件的截面都可以减小,从而可降低结构的整体造价约10%~30%。
●中震不坏减震器具有明确的屈服承载力,在中震下率先屈服耗能,可起到结构“保险丝”的作用,保护梁、柱、墙等重要的主体结构构件在中震下不屈服。
此外,对于一般的中震情况,减震产品产生的塑性变形并不大,经过检查后大部分可以继续使用。
●大震易修减震产品在弹塑性阶段工作时,变形能力强、滞回性能好,就如同一个性能优良的耗能单元,比同类结构抵御大震的能力更强,使结构真正做到了大震安全。
大震后对于发生较大屈服变形的减震器也可以方便地更换,不影响建筑使用。
随行波微结构表面圆柱涡激振动的抑振研究
随行波微结构表面圆柱涡激振动的抑振研究王伟;宋保维;毛昭勇;田文龙【摘要】涡激振动易诱发非流线型物体发生结构失稳或疲劳损坏,为抑制涡激振动而提出一种随行波微结构表面的方案.通过非定常流体数值计算方法求解分析雷诺数为10000时普通表面圆柱和随行波微结构表面圆柱的振动特性.定义随行波微结构表面参数;采用Newmark-β法求解单自由度圆柱振动方程并编写CFD数值计算的UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型和SIMPLEC算法,并结合动网格技术模拟圆柱的振动过程.研究结果表明:相比于普通表面的圆柱,随行波微结构表面圆柱具有较为显著的抑振效果,振动幅度减小约为92.97%.本文研究结果可为柱体或管状结构涡激振动的抑振提供参考.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2018(039)011【总页数】6页(P1746-1751)【关键词】涡激振动;圆柱;数值计算;单自由度;随行波表面;抑振【作者】王伟;宋保维;毛昭勇;田文龙【作者单位】西北工业大学航海学院,陕西西安710072;西北工业大学航海学院,陕西西安710072;西北工业大学航海学院,陕西西安710072;西北工业大学航海学院,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】P751柔性或弹性支撑的非流线型物体在恒定流场的作用下,物体两侧会交替产生脱落的漩涡,导致物体产生横向或纵向的周期性脉动压力,从而诱发物体周期性振动,物体振动又会改变漩涡脱落的形态,这种结构和流体相互作用的现象称为涡激振动[1]。
在海洋油气资源开发和运输以及跨海建筑物建设的过程中,需大量使用圆柱体管状结构,而在海流等流体的作用下,圆柱体结构易因涡激振动而导致结构失稳或疲劳损坏。
因此,圆柱体结构涡激振动的抑振研究得到了海洋工程学界以及石油公司等机构的高度重视[2]。
目前,较常见的抑振措施是在圆柱体表面附加抑振装置。
在实验研究方面,ALLEN等[3]在圆柱管的局部包裹多孔的管套,从而达到抑振的目的。
用格子Boltzmann方法计算电磁场中圆柱绕流的减阻问题
第4 期
吉 林 大 学 学 报 (理 学 版 )
Jun l f inU i ri SineE io ) o ra o l nv sy( c c dt n Ji e t e i
Vo . 9 No 4 14 .
2 1 年 7月 01
J l 2 1 uy 01
用 格 子 B l ma n方 法计 算 电磁 场 中 ot n z 圆柱 绕 流 的减 阻 问题
s p r s i g t e s e d n fv r c s n e u ig t e d a . u p e sn h h d i g o o t e ,a d r d cn h r g i
Ke rs:da e u t n y wo d rgrd ci ;ma n th d o y a c at eB l ma n meh d;ee t ma n t oc o g eo y r d n mi ;lt c ot n to i z lcr g ei fre o c
Ab ta t s r c :The fo p s ic a y i d ri h l cr ma n t ed wa i a e y t e l t c h ma n w a ta cr ulrc ln e n t e ee to g ei f l s smultd b h at e Bo z n l ci i
a d t e e auain o he b u d r oc swe e a ay e . T te mln s,v riiy c n o r ,d a o f ce t n h v l to ft o n a fr e r n lz d y he sr a i e o t t o t u s r g c e f i n c i we e p e e td frt efo p s ic l rc ln e d rv ro se e to g tcf r e r r s n e o h w a ta cr u a y i d run e a iu lc r ma nei o c .Nu rc lr s t h w l me ia e ulss o
减震性措施
减震性措施1. 简介减震性措施是指为了减少或消除建筑物、桥梁、设备等结构在地震或其他震动环境下的受力状况而采取的措施。
减震性措施旨在提高结构的抗震能力、降低震害风险,从而保护人员的生命安全和财产安全。
2. 减震原理减震性措施的基本原理是通过引入吸能材料或装置,在地震或其他振动荷载作用下,消耗和分散结构的震能,减轻结构的受力,从而减小结构的震动响应。
减震性措施可以分为被动减震和主动减震两种。
•被动减震:被动减震是指在结构中引入吸震装置或材料,通过其自身的变形和能量吸收特性来减少结构的震动响应。
常见的被动减震措施包括摩擦阻尼器、液体阻尼器、弹性隔震器等。
•主动减震:主动减震是指根据结构的实际运行状态,通过控制装置主动调节结构的刚度、阻尼或质量等参数,以降低结构的震动响应。
主动减震措施常用的主动控制装置有伺服阀、液晶显示器、传感器等。
3. 常见减震性措施3.1 摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种常见的被动减震装置,主要用于消耗结构的振动能量。
它由摩擦力产生的阻尼力来减小地震力对结构的作用。
摩擦阻尼器通常由摩擦片和压力调节装置组成,当结构受到地震力作用时,摩擦片能够产生摩擦力,从而减小结构的振动。
3.2 弹性隔震器弹性隔震器是一种将结构与地基分离的被动减震装置,通过在结构和地基之间设置弹性支承体,可以减小地震力对结构的作用。
弹性隔震器通常由橡胶、钢板等材料制成,它能够吸收地震能量,从而降低结构的震动响应。
3.3 液体阻尼器液体阻尼器是一种利用流体阻尼原理来减小结构振动的被动减震装置。
它由一个密闭的液压缸和阻尼阀组成,当结构振动时,液体通过阻尼阀产生阻尼力,从而减小结构的振动。
液体阻尼器具有较大的阻尼比,能够有效地消耗结构的振动能量。
3.4 主动控制装置主动控制装置是一种根据结构的实际工况,通过控制装置主动调节结构的刚度、阻尼或质量等参数来减小结构的振动。
主动控制装置通常由伺服阀、液晶显示器、传感器等组成,通过实时监测结构的振动响应,可以根据需要调整结构的特性参数,从而达到减小结构震动的目的。
一种环状组合式全方位减振装置
构 及 应 用 进 行 了论 述 。 关 键 词 :减 振器 ;环 状 ;全 方 位
中 图 分 类 号 :TH1 1 6 6 .
作 者 简介 :纪伟 (9 9) 17 一 ,男 ,河 北保 定 人 ,工 程 师 ,本 科 ,研 究 方 向为 机 电一 体 化 工 程 设 计 。
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7 ・ 8
机 械 工 程 与 自 动 化
2 1 年 第 3期 02
发挥 作用 , 主要 是利 用钢 丝绳减 振器稳 定 的力学性 能 , 以获取 自振频率 很 高或很 低 的效 能 。该类 减振器 的特
Ab t a t sr c :Elc r n c q i me t a wo k e to i e u p n c n r wel n o d t n f l h vb a i n c u l . A k n o a n l ry o i e a d l i c n ii o si t i r to a t al o g y i d f n u a l c mb n d n o mn d r c i n la s r e s d s n d t b o b t e wa lp f o f r a d n a .Th s p p r d s r e h k u n rn i l f t e i i t a b o b ri e i e o a s r h l r m a n e r e o g o i a e e c i s t e ma e p a d p ic pe o h b d vc re l s mma ie h t u t r n p l a in o r r a t . e ie b i f y. u rz st e s r c u e a d a p i t fp i c o ma y p rs
C型环对细长圆柱减阻抑振效果的试验研究
C型环对细长圆柱减阻抑振效果的试验研究作者:马文勇杜展靖洪淼张晓斌来源:《振动工程学报》2023年第04期摘要长细比较大的圆柱结构易发生涡激振动从而引发结构安全问题,而阻力小的气动抑振措施是解决该问题的理想手段之一。
为此,开展了一种C型减阻抑振环风洞试验,研究了不同直径和圆心角的C型环对不同雷诺数下的圆柱气动力的影响,并通过圆柱表面的风压分布揭示了C型环的减阻抑振机理。
研究结果表明,通过减弱背风面的负压C型环可以有效减小亚临界雷诺数区圆柱的阻力,而且通过对尾流的干扰可有效抑制旋涡脱落。
关键词圆柱; 风洞试验; C型环; 气动力; 旋涡脱落引言圆柱形细长结构广泛应用于土木工程领域,如桅杆、路灯、信号塔及各类索结构。
当空气流经这类圆柱结构时,在其尾流区域形成较强负压并伴有周期性交替脱落的旋涡,使圆柱结构受到顺风向的阻力以及横风向周期性的升力,若该升力的频率与圆柱结构固有频率相近,便引发涡激振动。
圆柱结构在发生大幅涡激振动时,易造成其功能失效,甚至破坏。
被动措施是抑制细长圆柱涡激振动问题最有效的手段之一,即改变结构表面形态或附加额外装置,特别是合理的附加装置可以有效降低旋涡脱落强度,从而抑制涡振。
Zdravkovich [1]将被动控制措施分为三类:(1)表面突起,影响分离线或分离剪切层,如螺旋线、线条、翼片和半球面等;(2)裹覆,影响卷吸层,如穿孔、丝网、控制杆和轴向板条等;(3)近尾流控制器,阻止卷吸层的相互作用,如飘带、整流罩、分离盘、导向翼和狭缝等。
其中,整流罩、螺旋线和分离盘抑振效果良好且在实际工程中有较广泛的应用。
分离盘是较早被研究并进行工程应用的涡激振动抑制装置之一。
Roshko[2]提出使用分离盘阻止圆柱上下表面剪切层的相互作用并抑制旋涡脱落。
Assi等[3⁃6]对分离盘进行了研究,发现固定安装在圆柱上的分离盘能够有效抑制圆柱的涡激振动并减小气动阻力,但在某些情况下会引起结构的驰振[4]。
降振技术措施有哪些方面
降振技术措施有哪些方面随着科技的不断发展,人们对于灾害防范和应对的技术手段也在不断提升。
降振技术作为一种重要的灾害防范技术,其在地震、风灾等自然灾害中发挥着重要作用。
本文将从几个方面介绍降振技术的相关措施,包括建筑结构的设计、振动控制技术、监测预警系统等方面。
一、建筑结构的设计。
建筑结构的设计是降振技术的重要方面之一。
在地震、风灾等自然灾害中,建筑物的结构设计直接关系到其抗震、抗风性能。
因此,在建筑结构设计中,需要采用一系列的降振技术措施,包括采用抗震支撑结构、设置防震减振器、采用柔性连接等手段。
这些措施可以有效地减小建筑物在地震、风灾等灾害中的振动幅度,提高其抗灾能力。
二、振动控制技术。
振动控制技术是降振技术的另一个重要方面。
在地震、风灾等自然灾害中,建筑物和桥梁等结构往往会受到较大的振动影响,因此需要采用振动控制技术来减小结构的振动幅度。
目前,常用的振动控制技术包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
这些技术可以通过调节结构的刚度、阻尼等参数,有效地减小结构在灾害中的振动幅度,提高其抗灾能力。
三、监测预警系统。
监测预警系统是降振技术的另一个重要方面。
在地震、风灾等自然灾害中,及时的监测和预警可以有效地减小灾害造成的损失。
因此,需要建立完善的监测预警系统,包括地震监测系统、风灾监测系统等。
这些系统可以通过实时监测地震、风速等参数,及时预警可能发生的灾害,为人们提供充分的时间采取相应的防范措施,减小灾害造成的损失。
四、应急救援设备。
应急救援设备是降振技术的另一个重要方面。
在地震、风灾等自然灾害中,及时的应急救援可以有效地减小灾害造成的损失。
因此,需要建立完善的应急救援设备,包括地震应急救援设备、风灾应急救援设备等。
这些设备可以通过快速响应、迅速救援等手段,有效地减小灾害造成的损失,保障人们的生命财产安全。
综上所述,降振技术的措施涵盖了建筑结构设计、振动控制技术、监测预警系统和应急救援设备等方面。
通过采取这些措施,可以有效地减小地震、风灾等自然灾害造成的损失,提高社会的抗灾能力。
减少绕流阻力的措施
减少绕流阻力的措施1. 引言绕流阻力是物体运动时所受到的阻碍力之一,它会导致能量的损失和运动效率的降低。
在许多应用和工程领域中,如航空航天、汽车、船舶等,减少绕流阻力都是一个重要的目标。
本文将介绍一些减少绕流阻力的常用措施,并对其原理和应用进行讨论。
2. 减少绕流阻力的措施2.1 流线型设计流线型设计是减少绕流阻力最常用的方法之一。
通过将物体的外形设计成流线型,能够使流体在物体表面流动时更加顺畅,减少湍流的产生,从而减少绕流阻力。
流线型设计的原则包括减小物体表面的阻力系数、减小物体表面的曲率和尖锐度等。
2.2 翼型设计对于一些需要产生升力的物体,如飞机的机翼和汽车的车顶扰流器,翼型设计可以减少绕流阻力的同时增加升力。
翼型的选择和设计需要考虑物体所处的工作条件、气动性能需求以及材料和制造的可行性等因素。
2.3 纹理处理纹理处理是通过在物体表面引入微小的细节结构,来改变流体在物体表面的流动状况,从而减少绕流阻力。
常见的纹理处理方法包括表面镀层、表面微结构和表面涂层等。
这些方法可以有效地改变物体表面的摩擦系数和湍流的产生,减少绕流阻力。
2.4 尾流控制尾流控制是一种通过改变物体尾部流体的流动方式和结构,来减少绕流阻力的方法。
尾流控制可以通过改变尾部的几何形状、增加尾部的扰流压缩机等方式来实现。
尾流控制的目标是减少尾流的湍流状况,降低绕流阻力。
2.5 优化平台设计对于需要运行多个物体的系统,如载人飞行器和火车列车等,设计优化平台是减少绕流阻力的有效措施之一。
通过将物体的布局、连接方式和相互作用考虑在内,可以减少系统的阻力系数和能量损失,提高系统的整体运行效率。
3. 应用案例3.1 汽车设计在汽车设计中,减少绕流阻力可以提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
通过采用流线型的车身设计、减小车身前后的阻力区域、增加车底板的平整度等措施,可以有效地减少汽车的绕流阻力,并提高整车的运动性能。
3.2 飞机设计在飞机设计中,减少绕流阻力可以提高飞机的升力和飞行效率。
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第11卷第4期中国水运V ol.11N o.42011年4月Chi na W at er Trans port A pri l 2011收稿日期:3作者简介:韩韶英(5),女,青岛市人,中国海洋大学工程学院,硕士生。
圆柱绕流全向裹覆减阻减振措施韩韶英(中国海洋大学工程学院,山东青岛266100)摘要:圆柱绕流全向裹覆减阻减振措施主要包括开孔管套、丝网、轴向棒条和轴向板条,由此演变出的相应装置在工程实践中有所应用,但目前尚未完全了解其作用机理。
本文总结评述各种全向裹覆减阻减振措施和研究成果,可为相关研究工作和工程实践提供参考。
关键词:全向裹覆;减阻;减振;开孔管套;丝网;轴向棒条;轴向板条中图分类号:TU 431文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)04-0146-05一、引言研究圆柱绕流的物理特性,寻求有效的涡激振动控制方法,减小结构所受的振动和阻力具有重要的意义。
20世纪60年代,一些学者提出了“卷吸层”(E nt rain men t Layer )和“汇流点”(Con flu en ce Poin t )的概念[1,2],用以解释涡脱落机理和相关的现象,提出了一些影响卷吸层的裹覆类减阻减振方法,本文就其中的全向性方法(开孔管套、丝网、轴向棒条、轴向板条)的研究成果进行回顾和评述,以便为今后的研究工作和工程实践提供参考。
二、减阻减振被动控制措施1.旋涡形成脱落机理Gerra rd[3]阐述了旋涡形成脱落机理。
他认为,上面的旋涡在它所在一侧剪切层的涡量供应下,涡量强度不断增长,拖曳对面的剪切层穿过尾迹,这些被拖曳的剪切层携带着具有反方向涡量的流体,切断了上面旋涡的涡量供应,最终导致了旋涡的脱落。
接下来,下面的旋涡成长充分之后,将会拖曳上面的剪切层携带着具有反方向涡量的流体穿过尾迹,从而造成下面旋涡脱落到下游。
这个过程不断重复造成旋涡交替脱落,在圆柱下游形成了涡街。
涡的形成和脱落有两个重要因素:(1)剪切层必须卷起,形成具有充分强度的旋涡;(2)剪切层之间的相互作用。
因此,破坏这两个因素中的任意一个因素,都有可能达到抑制涡激振动的目的。
另外,除剪切层提供的有旋流体之外,其中的卷吸层对于无旋流体的挟带输送效应对于旋涡的成长也是必需的[4]。
而汇流点(图1标示圆柱体两侧的卷吸层相遇和相互作用的区域)从尾流轴线的一侧移动到另一侧与涡脱落有关[4]。
上述原理如图1所示。
2.减阻减振被动控制方法为有效降低绕流阻力及振动所造成的破坏,避免涡激振动的产生,各国学者进行了大量研究[5,6]。
人们提出很多减阻减振及涡激振动抑制方法,主要分为主动控制和被动控制两种,主动控制方法目前尚处于理论研究阶段[3]。
被动控制直接改变结构表面形状或者附加额外的装置以改变绕流场,从而控制旋涡的形成和发展过程,抑制涡脱落。
与主动控制相比,被动控制装置设计简单、易于制作、安装,维护成本较低,因此得到了广泛应用。
a 、b 表示流体的挟带输送,c 为分离剪切层卷起形成的逆流。
图1原理示意图图2全向裹覆减租减振方法示意图Zd ravk ovich [2]将被动控制方法分为三类:(1)表面突起,影响分离线或分离剪切层,如螺纹、线条、翼片、螺栓和半球面等;(2)裹覆,影响卷吸层,如穿孔、丝网、控制杆和轴向板条等;(3)近尾流稳定器,阻止卷吸层的相互作用,如飘带、整流罩、分隔板、导向翼、底排和狭缝等。
前两类方法中大部分具有全向性,如螺纹、线条和裹覆等,它们对于各种来流方向都有效;第一类中的部分和所有第三类方法是单向性的,仅对单一来流方向有效,如翼片、部分裹覆和近尾流稳定器等。
为了解决方向敏感性问题,人们将某些单向性装置安装在可自由转动的推力套环上,使其能够按2011-0-12198-第4期韩韶英:圆柱绕流全向裹覆减阻减振措施147照流场情况自动调整方向,从而成为全向性装置,比如风向标型整流罩等。
但有些单向性装置很难使其具有全向性,这时全向性减阻减振装置就显示出优势,其中全向裹覆减阻减振装置对于降低圆柱所受阻力和升力效果明显。
全向裹覆减阻减振方法主要包括开孔管套、丝网、轴向板条和轴向棒条等,当它们沿圆柱周向完全裹覆时才是全向裹覆法,否则就成为单向性方法。
图2给出其中几种方法的示意图。
三、全向裹覆减阻减振方法1.圆形开孔1956年,Price[6]首次将裹覆作为涡致振动抑制方法进行研究,发现在普通圆柱外套一个同轴开孔(圆孔)管套对所有测试刚度范围的圆柱都有很好的抑振效果,刚度越高减振效果越好。
他认为这是因为流体流过开孔管套,圆柱紧邻的流体被分离成相比典型卡门涡街更高频率的无数细小旋涡,从而推迟了发生于圆柱下游几倍圆柱直径长度处由于流动周期不对称以及较小旋涡合并引起的主要涡街的形成。
开孔管套直径为1.25D(D主圆柱直径),孔隙率37%(总开孔面积与裹覆总面积的比率),开孔直径0.125D,孔平行垂直于轴线规则排列时效果较好。
Price[6]进行了1×105<Re<4.5×105范围内的风洞实验。
普通圆柱临界点发生在雷诺数为2.5×105时,伴随阻力系数降低为0.3,添加圆孔管套后阻力系数大体保持为常数0.6,减小孔径和增加间隙将引起阻力系数的增大。
开孔管套能够降低阻力这一特点非常值得注意,减阻减振方法研究至今,能同时减小阻力和振动幅度的方法也非常少见。
Price推断,阻力系数的稳定性表明在所测试的雷诺数范围内,裹覆圆柱的流动性质没有本质上的改变。
2.方形开孔1968年Walsh e[7]在英国国家物理实验室针对发电站的排气管群和海洋结构做了一些实验。
发现尽管所取的是相对来说最有效的几何参数,但是实验证明无论柱间间隙还是孔隙率其实限制的都并不严格。
尽管不同几何参数的微小差异带来迹线模式的微小不同,但是其作用机理基本相同。
Walsh e[7]进一步对超临界雷诺数范围开孔管套的几何形状和有效性进行了研究,发现方孔管套比圆孔管套效果好。
1969年Kn ell[8]测量了孔隙率为20%和36%,相应孔边长0.07D和0.05D,8×104<Re<3×106的阻力,得到基于圆柱直径的开孔管套的阻力系数为0.9,并且基本稳定,两种空隙率下几乎没有差别。
1970年Woott on和Y a tes[9]改进了测量方法,将套管所受的阻力从圆柱所受的阻力中分离出来。
管套与圆柱直径比为1.18、1.23、1.27、1.375,管套直径105m m,方孔间距10mm,相对应36%和20%的边长分别为6m m和4.47mm。
发现管套的阻力系数为0.7,圆柱阻力系数0.2(系数计算都是基于圆柱直径)。
证明开孔套管有两个功能:(a)扰乱圆柱周向与展向由于旋涡脱落引起的任何相关的不规则压力波动;(b)提供增强的气动阻尼抑制横向振动的产生。
他们得到了与Price[6]相同的结论:相比其它涡激振动抑制方法,开孔套管总体阻力较低。
1972年W和y[]研究了两根振幅比较大的柔性圆柱串联布置时方形开孔管套的有效性。
两圆柱间距D,上部1/4裹覆了方形管套。
研究发现,两圆柱均裹覆管套和上游圆柱裹覆下游圆柱不裹覆时,振动抑制效果都很差。
上游圆柱不裹覆下游圆柱裹覆时稍有改善。
3.丝网1968年Mos s[11]实验得到流致振动发生“锁定”时的约化速度(流速与固有频率和圆柱直径乘积的比值V/ND)在5左右。
1971年Zd ravkovich[12]实验发现轴向棒条涡激振动抑制措施能够引起圆柱后稳态压力分布的独特改变[13]。
为了研究观察到的这种压力分布特性是否也出现在其它裹覆涡激振动抑制措施中,同时也针对开孔管套研究约化速度都比较低的缺陷,1972年Zd ravkovich[14]对约化速度高的大振幅振动进行了研究。
实验中采用了三种孔隙率均为36%的开孔管套,孔形分为圆孔、方孔和丝网,各孔形尺寸为:圆孔直径12.70mm,方孔边长9.26mm,丝网类型100型金属丝,直径0.102m m,孔边长0.152m m。
附加不同孔形的裹覆装置后,弹簧刚度不变的情况下,较高换算速度时的振幅出现猛烈下降;相比之下,圆孔作用最小,方孔稍好,丝网作用最大。
测量了雷诺数1.26×105和1.78×105,有和没有裹覆两种情况下圆柱周围的稳态压力系数。
圆孔管套,稳态压力系数低压区起始点由90°转变为120°,低压区角宽变小,方孔管套,稳态压力系数低压区起始点在130°左右,无论是方孔还是圆孔管套基准压力系数都明显增加。
丝网裹覆的稳态压力系数曲线与上两种类似,但压力系数在100°附近随角度的增加变缓,而基准压力系数与无裹覆圆柱基本相等,没有显著增加。
雷诺数1.78×105分离点前的圆柱边界层转变为湍流,分离点从85°移动到120°,应用裹覆装置后的稳态压力系数曲线与雷诺数1.26×105时的曲线非常相似。
Zd ravkovich[14]推断圆柱后部稳态压力分布低压区角宽明显减少可以作为该涡激振动抑制措施有效的象征。
4.轴向棒条轴向棒条[15]轴线与圆柱轴线平行,由环形钢筋定位卡固定,通过逐步抽出棒条可以改变圆柱周围裹覆装置的孔隙率。
轴向棒条相比开孔管套有特殊优势,如可避免海洋环境中冰或海藻的阻塞等。
改变孔隙率大小(24%-96%)、管套与圆柱直径比(1.08、1.165、1.25、1.50)、孔隙率圆周分布(棒条数目218至4)以寻求最优几何结构。
管套与圆柱直径比为1.08时,高孔隙率(81%和91%)比低孔隙率(24%和62%)效果好,孔隙率90%效果最好,此时圆柱周围仅在±55°,±177°和180°处共5根棒条。
这种布置抑制管束流致振动非常有效[16]。
而管套与圆柱直径比为1.5时的变化趋势却完全相反,效果最差的是孔隙率62%,81%和90%时。
这样的直径比下最有效的孔隙率为24%,但依然比不上直径比1.08,5根棒条时的效果。
处于中间的直径比1.16和1.25同样具有降低孔隙率增强有效性的变化趋势。
在实验的范围内,直径比1.25时的最优孔隙率为24%和63%,直径比 1.16时为62%和81%。
水动力实验4×103<Re<1.5×104以及风洞实验Re=2×105都证明了轴向棒条的有效性。
Zdra vk ovich[15]取其中效果最好的几何尺寸(管套与圆柱直径比5,孔隙率63%)来检验不完全裹覆的有效性。
将5根棒条抽掉3根,形成°的“缺口”,alshe Cowdre1091.22190148中国水运第11卷结果发现,当缺口面对上游或者在侧边有效性都不会明显降低,一旦“缺口”面对近尾流区,有效性就大大降低了。