张 军， 练继建， 刘 昉， 徐国宾， 燕 翔

(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)



正三棱柱流致振动试验研究

张 军， 练继建， 刘 昉， 徐国宾， 燕 翔

(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

以典型的圆柱流致振动为参照，进行了水中弹性支撑正三棱柱在不同刚度下的流致振动试验，系统阐述了正三棱柱的振幅与主频变化特性、频谱特征及尾流模式，并揭示了系统刚度对振动响应的影响。试验结果表明，有别于圆柱“自限制”的三个响应区间，正三棱柱的流致振动响应区间分别为：涡激振动分支，涡振-驰振转变分支及驰振分支。随折合流速增大，三棱柱的振动响应并未出现抑制现象。涡激-驰振转变分支中，振幅突增和频率突降，体现了由涡振向驰振的转变趋势；涡激振动上端分支和驰振分支中，柱体振动存在“锁频”现象。系统刚度的变化会造成相同折合流速下正三棱柱尾流模式的差异，进而影响振幅和频率响应。正三棱柱最大响应振幅比为2.11，大于现有圆柱试验的最大响应振幅比1.90。相比于圆柱，正三棱柱更有利于低速水流能的开发利用。

正三棱柱；流致振动；驰振；尾流模式；系统刚度

流致振动广泛存在于海洋工程、航空工程、高层高耸和大跨桥梁结构等工程领域中。涡激振动(Vortex Induced Vibration,VIV)与驰振(Galloping)是工程领域中最常见的流致振动现象。绕流钝体尾流侧会产生交替脱落的漩涡，漩涡脱落产生的周期性变化的升力会激励钝体发生振动，而钝体的运动又进一步影响尾流的脱涡模式，这种流体与结构物之间的耦合问题被称为涡激振动[1]。……