www.chms.ru - вывоз мусора в Люберцах


Почему витражи поражают или древнее искусство в интерьере


Панно в интерьере - модно, роскошно и практично


Наливные полы с 3D-эффектом - современное чудо дизайна


Что такое морской стиль и как его применить для оформления дома?


Почему эклектика в интерьере так популярна?

Перейти на главную  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

ются скорости (именуемые критическими), для которых частоты вихрей БенараКармана, определяемые числом Струхаля (145)» близки к собственным частотам колебаний цилнндра.

Натурные и модельные испытания круговых цилиндров [2, И, 46, 71, 74, 78] показывают, что колебания таких тел вдоль и поперек потока происходят со случайной амплитудой н фазой и с частотой, близкой к собственной частоте колебаний в данном направлении. Сложение этих двух взаимно перпендикулярных колебаний дает траекторию, близкую к эллипсу, большая ось которого перпендикулярна направлению потока.

Такой характер колебаний цилнндра указывает на случайную природу действующих иа него аэродинамических сил.

Из графиков на рис. 20 видно, что колебания цилиндра поддерживаются энергией потока даже при малых скоростях. С увеличением скорости потока растут и амплитуды колебаний цилиндра. Это наблюдается как при ламинарном, так и при турбулентном обтекании (оКекрваиса). В области падения лобового сопротивления (кризиса сопроЛвления) наблюдается значительное уменьшение амплитуд поперечных колебании цилиндра.

При определенных скоростях потока происходит захват частоты вихрей Бенара - Кармана собственной частотой колебаний цилиндра и амплитуды его начинают расти. Это явление, называемое иногда ветровым резонансом, носит автоколебательный характер [2, 14, 74] и вызвано аэродинамической (эоловой) неустойчивостью цилиндра, которая возникает прн критической скорости ветра, когда отрицательное аэродинамическое демпфирование преобладает над положительным демпфированием, обусловленным внутренним трением в цилиидпе.

Аэродинамическое демпфирование. Силу аэродинамического демпфирования [78] обычно представляют в виде двух слагаемых, из которых первое действует в фазе с движением и пропорционально перемещению системы, второе сдвинуто относительно движения па л/2 и пропорционально скорости колебаний

Безразмерные величины от у. На и записываются в таком виде:

У • На Ка

Для выяснения поведения сооружения в натуре могут использоваться значения и л, полученные в модельных испытаниях при соответствующих приведенной скорости и безразмерной амплитуде.

Для системы с одной степенью свободы

/ «2 \

"о \ . 2[1б,

а-. (И7)

Здесь ц - масса единицы высоты сооружения; п и «о частота колебаний в потоке ветра и в вакууме; р - плотность воздуха; - логарифмический -декремент, соответствующий аэродинамическому возбуждению; d - характеристический размер сооружения.

Для большинства сооружений ветер оказывает слабое влияние на частоту колебаний. В этом случае пхпп, и первым слагаемым и (146) можно пренебречь. Параметр кц при втором слагаемом




Рмс. 9!.. Днаграина устоАЧнмкти дла жесткого цялитра круглого поперечного «чеикя прк колебанняж, перпендикулярны к потоку

~ Шатщ/тйшдвст

Рнс. 2. Зависимость аэродинамического возбуждения цилиндра от приведенной cKOpoctH, -для По" Ml при Re =

60 50 0 JO

зависит от формы поперечного сечения, от приведеилом скорости, от амплитуды колебаний и от числа Рейнольдса.

Если параметр ка положителен, то коэффициент диссипации энергии при действии силы азродннамического демпфирования Yn снижает амплитуду колебаний. В тех случаях когда значение у* отрицательно, так что Vcyi«>i становится отрицательным, в сооруже-Hint наблюдаются нарастающие колебания. Отрицательное аэродинамическое демпфирование рассматривается в данном случае как аэроднпамнческое возбуждение.

Диаграмма устойчивости для жесткого цилиндра круглого поперечного сечепия прп колебаниях перпендикулярных ветровому потоку, представлена на рис, 2L Из диаграммы видно, что максимальные амплитуды возникают при приведенной скорости tr =

---Ь для любых эначениП конструкционного демпфирования.

Зависимость параметра от Vr показана на рис, 22, Максимальное значение ft. соответствует tr=5, по и при 4<Гг<;9,5 лдабуждение становится отрицательным. В указанных пределах Vr параметр зависит от амплитуды х\а. Прн очень малых ампли-удах возрастает.

Скрутои [78] показал, что при fr=5 зависимость fee от соответствует гиперболическому соотнощению

ЛйП*=-0,55. (148)



Свяаь между величиной кц й коэффициентом поперечной РИДы имеет ВИД Cit; igO,27. Это значение соответствует

Reft: 10*.

Систематические сведения о параметре ka, включая влияние амплитуды, приведенной скорости и чисел Рейнольдса, могут быть получены непосредственным измерением возбуждения при свободных и вынужденных колебаниях конструкции, сли известны для некоторых скоростей максимальные амплитуды, то используя выражение (Va+yikjti, ?=0 и диаграмму устойчивости, можно также получить данные о параметре л.

Влияние формы поперечного сечеиия, параметров конструкции н потока ветра [74]. Все поперечные сечения имеют характеристические числа Струхаля, изменяющиеся в зависимости от положения сечеиия по отношению к направлению потока и от числа Рейнольдса.

Для сечений с угловыми точками число Струхаля слабо зависит от чисел Рейнольдса, точки отрыва потока фиксированы и совпадают с угловыми, Вихреобразованне будет хорошо коррелировано по пролету, так что возбуждение будет сильным и более согласованным, чем в случае круглого сечения, в котором отрыв потока будет определяться числом Рейнольдса.

: Важным параметром формы поперечного сечения является длина тела в направлении потока, а. также форма части сечеиия, расположенной ниже точек отрыва, поскольку эта кормовая часть является частью конструкции, непосредственно подвергающейся вихревому возбуждению. Длинная кормовая часть либо мешает вихреобразованию в следе» либо способствует присоединению отделившегося потока к поверхности, а затем новому отрыву вниз по потоку.

в любом случае этот параметр оказывает непосредственное влияние на число Струхаля.

Число РейноЛ1са является важной характеристикой круглых сеченцй, где как число Струхаля. так и размер кормовой части определяется движением точек отрыва в зависимости от Re.

Установлено [74что в тех случаях когда конструкционное демпфирование мало и имеют место колебания большой амплитуды, число Струхаля 0,2 наблюдается при всех числах Re-Турбулентный поток и изменение скорости с высотой существенно влияют на колебания при вихревом возбуждении: t) эффективная частота вихрей изменяется по высоте цилиндра в зависимости от градиента средней скорости; 2) турбулентный поток нарушает регулярность распространения вихрей; 3) корреляция вдоль цилиндра нарушается градиентом скорости и турбулентности. Вследствие этого аэродинамические силы становятся случайными и менее аффективными.

В настоящее время в лучшем случае может быть качественно описана взаимозависимость турбулентиостн и вихревого возбуждения. Количественная оценка этого эффекта может быть cAejjaiiia на основании экспериментальных данных.

Теоретический анализ вихревого возбуждения. Этой задаче посвящено много исследований [2, 14, 21, 31, 33, 60, 82]. В настоящее время мы еще не располагаем достаточно обоснованной теоретической моделью этого явления.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70