Вихревое возбуждение

Далее будет показано, что Ф (К) описывает спин-волновые степени свободы, а т(К) являются квантовыми числами вихревых возбуждений. [c.167]

ВИХРЕВОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ СООРУЖЕНИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ [c.80]

Важная особенность вихревого возбуждения гибких цилиндров — возникновение интенсивных колебаний поперек потока при скоростях, находящихся в определенных интервалах. Внутри каждого из этих интервалов имеется скорость, именуемая критической. для которой частота вихрей Бенара — Кармана, определяемая числом Струхаля (4.1). равна собственной частоте колебаний цилиндра. [c.80]

Важным параметром формы поперечного сечения является длина тела в направлении потока, а также форма части сечения, расположенной ниже точек отрыва, поскольку эта кормовая часть представляет собой часть 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 непосредственно влияет на число Струхаля. [c.82]

Турбулентность потока и изменение его скорости с высотой существенно влияют на колебания при вихревом возбуждении 1) частота срыва вихрей изменяется по высоте цилиндра в зависимости от градиента средней скорости 2) турбулентность потока нарушает регулярность распространения вихрей 3) нарушается корреляция вихрей вдоль цилиндра. Вследствие этого аэродинамические силы приобретают характер случайных функций времени, и их действие на конструкцию становится менее эффективным по сравнению с действием установившегося потока. [c.83]

В настоящее время может быть лишь качественно описана взаимозависимость турбулентности и вихревого возбуждения. Количественная оценка этого эффекта возможна на основании экспериментальных данных. [c.83]

Поведение гибкой конструкции, имеющей форму усеченного конуса, рассмотрено в работе [27]. Установлено, что при колебаниях по первой форме максимальные амплитуды получаются тогда, когда частота срыва вихрей, соответствующая диаметру на уровне 2/3 высоты конструкции, совпадает с ее собственной частотой. При более высоких скоростях потока при вихревом возбуждении могут возникнуть одновременно первая и вторая формы собст- [c.85]

Для железобетонных дымовых труб усилия, возникающие в направлении действия ветра, являются преобладающими для сечения ниже /3 высоты трубы для верхней части трубы расчетными могут стать усилия, при вихревом возбуждении соответствующие второй форме колебаний конструкции. [c.85]

Рекомендации по определению перемещений и усилий при вихревом возбуждении сооружений, имеющих форму кругового цилиндра и усеченного конуса. Для таких сооружений кроме расчета на скоростной напор в направлении потока ветра с учетом динамического действия его пульсаций должны быть определены перемещения и усилия при вихревом возбуждении. Для сооружений цилиндрической формы и с малой коничностью в качестве расчетного принимают резонансный случай, возникающий при совпадении частот срыва вихрей Бенара — Кармана с собственными частотами колебаний сооружения. [c.86]

Для сечений конических железобетонных дымовых труб, расположенных ниже 3 высоты трубы, расчетными будут усилия, возникающие от статической и динамической составляющих ветровой нагрузки, приложенные по направлению действия ветра. Для верхней части трубы расчетными могут стать усилия при вихревом возбуждении, соответствующие второй форме собственных колебаний. [c.87]

Упрощенное уравнение движения призмы будет иметь вид (4.37). Однако между этими уравнениями имеется существенное различие. В гладком потоке колебания не возникают при скорости потока, меньше критической, если не считать колебаний, образующихся при вихревом возбуждении. В турбулентном потоке поперечные колебания возникают даже в устойчивой области, так как общее эффективное демпфирование системы уменьшается в результате отрицательного аэродинамического демпфирования в призмах, имеющих аэродинамические неустойчивые поперечные сечения. [c.90]

До сих пор еще не разработан эффективный аналитический метод, опирающийся на основные законы движения воздушного потока, который давал бы возможность отразить весь диапазон изменения реакции плохообтекаемого упругого тела при вихревом возбуждении колебаний. [c.158]

Аналитические модели реакции при вихревом возбуждении колебаний. Первоначально рассмотрим случай, когда круговой цилиндр, о котором уже упоминалось, закреплен не только в направлении ветра, но и поперек воздушного потока. В качестве первого приближения для интенсивности силы, действующей на цилиндр поперек воздушного потока, представляется обоснованным принять выражение [c.158]

Эту модель можно также использовать для описания колебаний, в которых происходят явления затухания до резонансного и нарастания до резонансного состояний амплитуд колебаний. Если начальное отклонение модели, приводимой в движение из состояния покоя, больше, чем амплитуда установившихся колебаний при вихревом возбуждении, то рассматриваемая модель будет первоначально характеризоваться затухающими колебаниями (рис. 6.4). Колебания, которые соответствуют начальному отклонению, меньшему, чем амплитуда установившихся колебаний, показаны на рис. 6.5. Эти физические состояния можно достаточно хорошо описать с помощью выражения, характеризующего сумму реакций в переходном и установившемся режимах колебаний. Полагая, что частоты в этих режимах отличаются незначительно, данное выражение может быть приближенно представлено в виде [c.163]

Эмпирическая нелинейная модель. Идею применения осциллятора Ван-дер-Поля для изучения реакции при вихревом возбуждении колебаний можно также использовать и по-другому. В этом случае упомянутую выше модель просто уточняют путем добавления одного нелинейного (кубического) аэродинамического члена. Таким образом, уравнение (6.14) может быть преобразовано к следующему виду [c.164]

Влияние, оказываемое сооружением и потоком на вихревое возбуждение колебаний. Реакция сооружения на действие распространяющихся в спутной струе вихрей сложным образом зависит от его динамических характеристик и от характеристик потока. [c.166]

Еще не разработаны приемлемые для практики проектирования сооружений аналитические методы оценки реакции при вихревом возбуждении колебаний. Однако в этой области за последнее время достигнуты определенные успехи. В [8.1] приведена приближенная методика оценки реакции железобетонных конических вытяжных труб. Краткий анализ этой методики дан в подразд. 8.2.1, где также рассмотрены некоторые результаты натурных исследований и экспериментов в аэродинамической трубе. В разд. 8.2 приведен краткий обзор методов уменьшения вызываемых ветром колебаний гибких башен и вытяжных труб. [c.217]

Оценка реакции при вихревом возбуждении колебаний. Результаты испытаний в аэродинамической трубе и аналитических исследований, опубликованные в [8.1], дают возможность утверждать, что реакция конических труб при вихревом возбуждении колебаний может быть выражена в виде [c.217]

Реакция вытяжной трубы поперек потока вызывается помимо срыва вихрей также и действием поперечных турбулентных пульсаций скорости, которые происходят в набегающем воздушном потоке (см. подразд. 2.3.4) и в спутной струе. В отличие от реакции, вызванной вихревым возбуждением, реакция вследствие турбулентности потока в поперечном направлении возрастает монотонно с увеличением скорости ветра. На сегодняшний день еще не существует каких-либо установившихся аналитических методик для определения реакции, вызванной поперечной турбулентностью потока. [c.218]

Снижение колебаний при вихревом возбуждении [c.221]

Аэродинамические устройства. Для снижения колебаний при вихревом возбуждении обтекаемые тела обычно снабжают различными подавляющими устройствами, которые разрушают вихри или уменьшают когерентность их срыва по длине сооружения. Весьма эффективным для этих целей оказалось использование системы спиральных ребер для установки на цилиндрических сооружениях [8.5]. Такая система состоит из трех тонких прямоугольных ребер с шагом спирали, равным 5(5 трубы, при высоте ребра в радиальном направлении [c.221]

Использование гидравлических демпферов для снижения колебаний при вихревом возбуждении рассмотрено в [8.91, а также в [8.71, где сообщается об использовании трех гидравлических автомобильных амортизаторов, установленных в плане под углами 120 между вытяжной трубой высотой 47 м и отдельно стоящим сооружением на уровне 18 м. [c.221]

Аналитический метод оценки вертикальной реакции при вихревом возбуждении колебаний. Под действием установившегося потока и срыва вихрей модель секции пролетного строения моста подвергалась воздействию подъемных сил, связанных с автоколебаниями и вызываемых вихревым возбуждением. Используя обозначения подразд. 6.5 и принимая, что вертикальные и крутильные формы колебаний не являются связанными за счет аэродинамических факторов, уравнение движения поперечного сечения можно записать в виде [c.231]

Рве. 8.17. Вертикальные амплитуды при вихревом возбуждении перемещений балок жесткости различных поперечных сечений, предложенных для моста через Лонг Крикс 18.30] [c.232]

В таком случае максимальную амплитуду при вихревом возбуждении резонансных колебаний определяют выражением [c.233]

Элементы строительных конструкций круглого, квадратного, двутаврового или Н-образного сечения могут быть чувствительны к возбуждаемым ветром колебаниям особенно при срыве вихрей. Если чувствительность элемента к вихревому возбуждению колебаний создает определенные трудности, обычно применяют одно из следующих решений. [c.242]

Во-вторых, можно использовать устройства, которые нарушают когерентность срыва вихрей. Для элементов круглого поперечного сечения применяют спиральные ребра и перфорированные оболочки аналогичной конструкции и с такими же характеристиками, как указано в разд. 8.2. На рис. 8.26 показано разрушаюш,ее вихри устройство в виде расположенных в шахматном порядке ребер, которые успешно применили для подавления колебаний висячего трубопроводного моста [8.661. Такое устройство оказалось бы неэффективным, если бы элемент подвергался воздействию ветра произвольного направления (например, при вертикальном расположении элемента), а не только параллельного плоскости ребер. На рис. 8.27 показана перфорация стенки элемента двутаврового сечения, которая также оказывается полезной для снижения колебаний при вихревом возбуждении. [c.243]

Колебания при вихревом возбуждении или эоловые колебания кабелей с большими пролетами, как правило, вызываются ветрами со скоростями примерно 2—10 м/с. Эти колебания порождают пакеты случайных волн в узкой полосе частот, которые достигают опор кабелей. Так как кабель не является идеально гибким, то вблизи опор волны вызывают его изгиб с переменными напряжениями, которые приводят в результате к усталостному разрушению, если не принять мер защиты [8.69— 8.71]. В многожильных скрученных проводах усталостное разрушение может быть вызвано трением за счет относительного сдвига отдельных проводников, что затрагивает главным образом внутренние проволоки. [c.245]

В электронагревательных устройствах теплота выделяется в самой заготовке либо при пропускании через нее тока большой силы — в контактных устройствах, либо при возбуждении в ней вихревых токов — в индукционных устройствах. При индукционном нагреве (рис. 3.5) заготовку 1 помещают внутрь многовиткового индуктора 2, выполненного из медной трубки прямоугольного сечения. По индуктору пропускают переменный ток, и в заготовке, оказывающейся в переменном электромагнитном поле, возникают вихревые токи. Теплота в нагреваемом металле выделяется в основном вследствие действия вихревых токов в поверхностном слое, толщина которого достигает 30—35 % ее радиуса. Толщина этого слоя уменьшается с ростом частоты тока в индукторе, поэтому для достижения более равномерного нагрева по сечению заготовки с увеличением ее диаметра частоту тока уменьшают (от 8000 Гц для заготовок малых диаметров до 50 Гц для заготовок диаметром до 180 мм). [c.62]

Березинский [6], а позднее Костерлиц и Таулес [116] показали, что ниже этой температуры начинается спаривание вихревых возбуждений систем, при котором образуется связанное состояние вихрь — антивихрь. Выше Гс все такие пары диссоциируют, однако, существование самих вихрей проявляется в корреляции спинов на конечной длине, которая медленно падает с возрастанием температуры. Ниже на основе детального анализа статистической суммы системы будет получена описанная качественно картина фазового перехода [109, 159]. [c.165]

Еоли бы это приближение было сделано непосредственно в выражении (15.18), это было бы эквивалентно учету только спин-вол-новых возбуждений. Однако приближение (15.34), сделанное после использования формулы Пуассона, учитываюш ей периодичность исходного выражения (15.17) для функции 7(0), включает гораздо большее, а именно — вихревые возбуждения в системе. Вследствие этого модельная формула (15.33) способна описать систему взаимодейотвуюп] их опин-волновых и вихревых возбуждений. [c.168]

Рассмотрим два вида аэродинамической неустойчивости, типичных для высоких сооружений. Первый — вихревое возбуждение сооружения оно наблюдается при колебаниях дымовых труб, радиомачт и тому подобных гибких сооружений цилиндрической формы и объясняется вих-реобразованием в аэродинамическом следе за сооружением при обтекании его потоком ветра. Второй вид аэродинамической неустойчивости принято называть галопированием. [c.80]

Теоретический анализ вихревого возбуждения. Этой задаче посвящено много исследований [1, 4, 5, 6, 7, 15, 27], тем не менее в настоящее время мы еще не располагаем достаточно обоснованной теоретической моделью этого явления. Ашализ отделившегося потока вокруг колеблющихся тел все еще остается полуэм-пирическим. Это обусловлено непригодностью использовавшихся схематических моделей для описания характеристик аэродинамического следа, определяемого телом и его движением. [c.83]

В перпендикулярном потоку направлении. Имеющийся опыт показывает, что знание средних коэффициентов подъемной силы и сопротивления поперечного сечения, полученных в статических условиях на неподвижном объекте в виде функций угла атаки, служит достаточной основой для построения удовлетворительного аналитического описания явления галопирования. Таким образом, галопирование управляется по существу квазистационарпыми силами. Подобно случаю вихревого возбуждения колебаний, оно будет рассматриваться и описываться аналитически как двумерное по своей природе явление. Другие вопросы, связанные с реакцией при галопировании, рассмотрены в работах [6.46—6.50]. [c.167]

Как уже отмечалось (см. гл. 4), на обтекание сооружения воздушным потоком и, следовательно, на его реакцию на ветровые воздействия существенно влияют пространственные эффекты, обусловленные геометрическими характеристиками обтекаемого тела. Результаты натурных измерений (см. рис. 8.3 и 8.5), а также испытаний в аэродинамической трубе (см. рис. 8.6) свидетельствуют о том, что если отношение высоты к диаметру цилиндра Я/Z) велико, то реакция поперек потока имеет явно выраженный максимум, который непосредственно связан с периодическим срывом вихрей, даже и в том случае, если набегающий поток характеризуется интенсивной турбулентностью (как это было при проведении натурных испытаний телевизионной башни в Гамбурге, результаты которых представлены на рис. 8.3). Однако при малом отношении H/D пик, связанный с вихреобразованием, существенно уменьшается или исчезает вообще. При плавном потоке в аэродинамической трубе такой случай наблюдается при отношениях ЯШ 8,5 [8.151. С)тсутствие явно выраженного максимума реакции поперек воздушного потока при вихревом возбуждении колебаний иллюстрируется рис. 8.10 [8.16, на котором показаны перемещения в направлении ветра и в поперечном направлении для модели 64-этажного здания, расположенного в городском районе, которая выполнена в масштабе 1/400. [c.222]

Висячие и вантовые мосты следует рассчитывать таким образом, чтобы они могли противостоять силам лобового сопротивления, соответствующим средней скорости ветра. Но такие мосты также восприимчивы к различным аэроупругим эффектам, которые включают дивергенцию (или поперечную потерю устойчивости), вихревые возбуждения колебаний, флаттер, галопирование и бафтинг, сопровождаемый автоколебаниями. Исследование этих явлений возможно лишь на основе данных испытаний в аэродинамической трубе. Различные виды таких испытаний кратко описаны в подразд. 8,4.1. Методики анализа чувствительности поперечных сечений балок жесткости висячих мостов к аэроупругому взаимодействию с воздушным потоком и соответствующие им соображения по расчету представлены в подразд. 8.4.2- 8.4.б. Краткий обзор исследований работы висячих и вантовых мостов под действием ветра включен в подразд. 8.4.7. [c.225]

Захватывание частоты образования вихрей при вихревом возбуждении колебаний. Пролетные строения со сквозными фермами обычно дробят набегающ,ий поток до такой степени, что крупные концентрированные вихри не могут образоваться, и колебания пролетных строений за счет вихревого возбуждения незначительны. Однако при плохообтекаемых балках жесткости, имеюш,их замкнутые или открытые коробчатые поперечные сечения, известны случаи возникновения интенсивных колебаний при вихревом возбуждении. [c.231]

Методы, применяемые для предупреждения усталостного разрушения, включают устройство специальных упругих опор, которые ослабляют напряжения от изгиба, и использование динамических гасителей колебаний, таких как классический виброгаситель Стокбрид-жа [8.72—8.741. Виброгаситель Стокбриджа (рис. 8.28) состоит из массы, колеблющейся в противофазе, и является достаточно эффективным в относительно широкой полосе частот. Он предназначен для того, чтобы в значительной мере ослабить (подавить) последнюю полуволну (ближайшую к опоре) пакета случайных волн, распространяющихся по проводам при вихревом возбуждении колебаний. [c.245]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...