風(fēng)穩(wěn)定性基于全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值分析，對(duì)大橋在極端風(fēng)作用下的顫振穩(wěn)定性、靜風(fēng)穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全。2.3.2 非破壞性風(fēng)致振動(dòng)檢驗(yàn)基于全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)風(fēng)速范圍內(nèi)，渦激振動(dòng)及抖振振幅是否在規(guī)范容許范圍，評(píng)價(jià)在設(shè)計(jì)風(fēng)速范圍內(nèi)的渦激振動(dòng)性能；給出各級(jí)風(fēng)速下主橋結(jié)構(gòu)的抖振位移、加速度并評(píng)價(jià)其風(fēng)致舒適性能。如出現(xiàn)振動(dòng)超限情況，采取相應(yīng)的氣動(dòng)措施或結(jié)構(gòu)措施，保證結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下的振動(dòng)性能滿(mǎn)足要求。3 試驗(yàn)前的相關(guān)

動(dòng)相互耦合引發(fā)的氣彈失穩(wěn)問(wèn)題愈發(fā)突出，時(shí)有發(fā)生因氣彈失穩(wěn)導(dǎo)致篦齒封嚴(yán)出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的故障問(wèn)題[3-4]。因此，研究篦齒封嚴(yán)氣彈穩(wěn)定性具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值和工程意義。ALFORD[5-6]首次提出篦齒封嚴(yán)氣彈失穩(wěn)會(huì)引起篦齒封嚴(yán)組件的高周疲勞故障，指出低壓側(cè)的支撐架自由端更易發(fā)生失穩(wěn)，可以通過(guò)增加密封剛度來(lái)提高密封固有頻率進(jìn)而提高密封穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外研究人員通過(guò)理論研究，分析了篦齒封嚴(yán)氣彈穩(wěn)定性相關(guān)影響因素。PHIBEL等[7]通過(guò)求解非定常氣動(dòng)力對(duì)篦齒封嚴(yán)所做氣

結(jié)果通常需要全橋氣彈模型進(jìn)行驗(yàn)證。全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)可以更充分的模擬大氣邊界層的紊流,能較為真實(shí)地模擬結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,也能較為準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)與空氣間的相互氣動(dòng)響應(yīng)。然而由于全橋氣彈模型通常縮尺比較小,較難反映主梁的渦振性能,需要采用相對(duì)較大的縮尺從而檢驗(yàn)全橋的渦振性能。對(duì)于全橋氣彈模型的設(shè)計(jì)制作以及模態(tài)頻率調(diào)試,已有諸多學(xué)者進(jìn)行了研究,李玲瑤等[16]對(duì)大沽河航道懸索橋進(jìn)行全橋氣彈模型設(shè)計(jì),模型與實(shí)橋滿(mǎn)足相應(yīng)的相似比,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證該橋滿(mǎn)足抗風(fēng)性能要求。許

解決的首要難題，氣彈模型測(cè)振風(fēng)洞試驗(yàn)是其最有效的預(yù)測(cè)方法之一，但傳統(tǒng)方法無(wú)法精確解決模型相似比和測(cè)量精度的難題。本文提出一種基于主梁剛度等效原則的超長(zhǎng)柔性葉片氣動(dòng)/剛度映射一體化三維完全氣彈模型設(shè)計(jì)方法，采用高速攝像技術(shù)和高頻六分量天平進(jìn)行全風(fēng)向角同步測(cè)振和測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)；系統(tǒng)研究了 NREL？15 MW 超長(zhǎng)柔性葉片的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻譜特性，對(duì)比分析了基于葉尖位移與葉根反力的風(fēng)力機(jī)葉片顫振性能和臨界失穩(wěn)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)了采用葉根反力來(lái)預(yù)測(cè)顫振性能的可行性，提出了

.3 樣本采樣“氣彈”中N2O 氣體采集：將“氣彈”固定，安裝至預(yù)先抽了真空的虹吸瓶上，擠壓虹吸瓶手把處，“氣彈”中氣體被吸入虹吸瓶；將氣體收集袋和虹吸瓶出口對(duì)接，適量氣體可轉(zhuǎn)移至氣體收集袋中，收集后樣品做好唯一性標(biāo)識(shí)，待檢。氣體瓶（4 L 及以上）中N2O 氣體采集：將分壓表安裝至氣體瓶上，調(diào)至0.1 MPa，緩慢擰動(dòng)閥門(mén)旋鈕，將適量氣量打入氣體收集袋中，收集后樣品做好唯一性標(biāo)識(shí)，待檢。2 結(jié)果與討論2.1 色譜質(zhì)譜條件優(yōu)化分別對(duì)色譜柱的柱溫（在80～1

25100)翼型氣彈系統(tǒng)廣泛存在于飛行器、風(fēng)力機(jī)和直升機(jī)等,在實(shí)際氣彈控制系統(tǒng)不可避免的存在的時(shí)滯環(huán)節(jié)，如來(lái)自驅(qū)動(dòng)器、閉環(huán)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)滯等。一方面，氣彈系統(tǒng)工況通常較為復(fù)雜，存在風(fēng)速不確定變化、負(fù)載干擾等；另一方面，氣彈系統(tǒng)的顫振特性對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)變化較為敏感，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)極速惡化[1]。由于氣彈敏感性和工作環(huán)境復(fù)雜性, 時(shí)滯帶來(lái)的氣彈控制遲延，易導(dǎo)致顫振特性惡化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)毀壞[2]。因此，需要研究在不確定工況下，可以克服時(shí)滯影響的氣彈系統(tǒng)控制

素。研究柔性葉片氣彈穩(wěn)定性對(duì)保護(hù)葉片，防止葉片的彎折破壞尤為重要。文獻(xiàn)[3]～[5]基于ONERA氣動(dòng)力模型對(duì)翼型的動(dòng)態(tài)失速進(jìn)行了研究，計(jì)算出了失速翼型的顫振臨界速度，得到了氣動(dòng)力模型的適用范圍和在深失速等具有明顯多級(jí)失速現(xiàn)象下的計(jì)算精度。文獻(xiàn)[6]～[8]利用ONERA非定常氣動(dòng)力模型，對(duì)翼型進(jìn)行非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性分析，研究非定常氣動(dòng)力對(duì)翼型的影響并建立了非定常氣彈動(dòng)力學(xué)模型。常林[9]模擬了極端條件下葉片的揮舞和擺振方向受迫振動(dòng)。Chaviaropoulo

因此開(kāi)展旋翼艦面氣彈響應(yīng)研究十分必要。目前對(duì)艦船流場(chǎng)研究主要包括試驗(yàn)方法與CFD數(shù)值模擬的理論分析。在實(shí)船試驗(yàn)領(lǐng)域，W.D.Jr Reddy通過(guò)對(duì)比激光測(cè)速裝置等裝置在艦船流場(chǎng)速度測(cè)量上的結(jié)果，研究了艦船尾流測(cè)量與流場(chǎng)可視化的方案選擇；B.T.Cheney等對(duì)SFS2等艦船縮比模型進(jìn)行多次風(fēng)洞試驗(yàn)，所獲得的流場(chǎng)速度與壓力結(jié)果為后續(xù)CFD研究提供寶貴的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。CFD數(shù)值模擬方面，D.M.Roper等通過(guò)商用CFD軟件對(duì)SFS2艦船尾流流場(chǎng)開(kāi)展了相應(yīng)的數(shù)值計(jì)

理論的大型風(fēng)力機(jī)氣彈響應(yīng)研究*黃 維，李德源?，吳俊霖（廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510006）針對(duì)風(fēng)力機(jī)不斷向大型化發(fā)展的趨勢(shì)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)柔度增加，氣彈耦合特性和振動(dòng)增強(qiáng)，研究了大型風(fēng)力機(jī)高效精確的氣彈響應(yīng)分析方法。為了更準(zhǔn)確模擬大型風(fēng)力機(jī)氣流沿葉片展向的三維流動(dòng)現(xiàn)象，采用螺旋尾渦升力線(xiàn)模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)葉素動(dòng)量理論，建立了葉片氣動(dòng)載荷分析模型，進(jìn)而結(jié)合風(fēng)力機(jī)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，構(gòu)建了機(jī)組的氣彈耦合動(dòng)力學(xué)方程和數(shù)值求解方法。以某10 MW風(fēng)力機(jī)葉片為例，

需進(jìn)行詳細(xì)的三維氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)才能對(duì)其主要特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究。斜拉索或主纜均屬于超細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，由于風(fēng)洞尺寸的限制，在進(jìn)行三維氣彈模型設(shè)計(jì)時(shí)，存在長(zhǎng)度和直徑的幾何縮尺比選擇的矛盾。為此，DENG 等[14-15]提出一種新的超長(zhǎng)索結(jié)構(gòu)氣彈模型設(shè)計(jì)方法，并在懸索橋豎向吊索尾流致振研究中得到了成功應(yīng)用。但該方法應(yīng)用到斜索結(jié)構(gòu)時(shí)，可能會(huì)引起模型垂度和實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異，從而影響風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的可靠性?；谏鲜鲇懻?，本文研究了文獻(xiàn)[14-15]的方法在超長(zhǎng)斜索三維氣彈模型

。2）風(fēng)力機(jī)葉片氣彈系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)：利用CDS模塊建立動(dòng)力學(xué)模型，利用MathScript構(gòu)建系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)子界面進(jìn)入程序。3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀?。豪肔abVIEW的共享變量技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)界面產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)分析界面讀取歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)：利用多種性能指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)影響進(jìn)行綜合分析。具體仿真實(shí)驗(yàn)程序如圖2所示。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果1）系統(tǒng)登錄。登錄界面如圖3所示，正確輸入用戶(hù)名和密碼，可直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主界面，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)操作;當(dāng)

力特性參數(shù)圖1 氣彈模型示意圖干擾建筑是和目標(biāo)相同尺寸的固定不動(dòng)的方柱。干擾建筑模型位置的網(wǎng)格如圖2所示?？偣灿?1個(gè)干擾位置。在氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)期間，每個(gè)干擾位置都會(huì)測(cè)量15個(gè)不同風(fēng)速，使得目標(biāo)建筑的折算風(fēng)速(U*=UH/(f0b),UH為建筑頂部高度處的來(lái)流風(fēng)速，f0為建筑模型基階自由振動(dòng)頻率，b為建筑模型寬度)能夠在3～14變化，涵蓋了研究者所關(guān)心的渦激共振鎖定區(qū)以及實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)工程師關(guān)心的折算風(fēng)速范圍。在高頻天平測(cè)力試驗(yàn)時(shí)，使用了與氣動(dòng)彈性模型測(cè)

載、風(fēng)致響應(yīng)以及氣彈效應(yīng)的研究[1-4]；由高頻測(cè)力天平(high-frequency force balance, HFFB)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)結(jié)構(gòu)基底彎矩或扭矩得到線(xiàn)型振型廣義荷載譜[5]，并通過(guò)振型修正得到更精確的基階和高階振型廣義荷載譜[6-7]。在得到風(fēng)荷載模型后，基于結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行風(fēng)致響應(yīng)計(jì)算。另一方面，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)直接測(cè)得結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)[8-23]。在復(fù)雜多跨度格構(gòu)式構(gòu)架方面，對(duì)其風(fēng)荷載與風(fēng)致響應(yīng)的研究較少。由于多跨格構(gòu)式構(gòu)架具

度的增加使葉片的氣彈扭轉(zhuǎn)變形分析及氣彈失穩(wěn)問(wèn)題成為風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。對(duì)于風(fēng)力機(jī)的氣彈動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，傳統(tǒng)的分析方法包含模態(tài)分析法、有限元法（FEM）和多體動(dòng)力學(xué)方法[3]～[5]。模態(tài)分析的基本原理是將塔筒和風(fēng)輪葉片的變形描述為若干形函數(shù)的線(xiàn)性組合，然后采用虛功法建立整個(gè)風(fēng)力機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程。有限元方法一般采用Timoshenko梁或非線(xiàn)性梁理論將葉片離散成多個(gè)單元，根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論和哈密頓原理建立葉片的動(dòng)力學(xué)方程。多體動(dòng)力學(xué)方法是將風(fēng)力機(jī)看作由若干剛性或柔

銷(xiāo)售供人吸食的笑氣彈，不僅工藝簡(jiǎn)單，而且利潤(rùn)豐厚。販賣(mài)團(tuán)伙購(gòu)買(mǎi)大罐笑氣，再用簡(jiǎn)易設(shè)備分裝，即可直接銷(xiāo)售。一支笑氣彈的原料成本約0.5元，終端價(jià)格約為3元。2020年11月，江蘇鹽城警方搗毀了兩個(gè)非法的地下笑氣加工窩點(diǎn)，收繳笑氣彈12萬(wàn)支。危害不亞于毒品2020年10月底，在廣州白云自愿戒毒中心治療一個(gè)月后，張倩（化名）戒掉了笑氣。她對(duì)記者說(shuō)：“笑氣是在廣州接觸到的，所以出院以后，父母想讓我離開(kāi)廣州，回老家生活?！蔽承鈱?duì)身體的損害還在持續(xù)?！艾F(xiàn)在精力很差

上升筒，形成大型氣彈推動(dòng)筒內(nèi)水流向上流動(dòng)同時(shí)攜帶水庫(kù)底層水上升至表層，促使水體混合，同時(shí)曝氣室內(nèi)充氧后的水體會(huì)通過(guò)回流室直接回到底層水體，從而達(dá)到給下層水體直接充氧的功能.這使得揚(yáng)水曝氣技術(shù)不僅能在水體摻混的過(guò)程中將表層藻類(lèi)輸送至水溫和溶解氧濃度較低、光照較弱的中下層水體，控制藻類(lèi)的過(guò)量繁殖和水體富營(yíng)養(yǎng)化；還能提高水體溶解氧含量，有效抑制底泥中污染物的釋放.該技術(shù)既具備揚(yáng)水筒的功能又結(jié)合了深水曝氣向底層水體直接充氧的功能，使其對(duì)水庫(kù)水質(zhì)污染控制與水質(zhì)改善的

介紹通過(guò)大比例尺氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)試了其最大雙懸臂狀態(tài)下最大位移和球鉸截面處的風(fēng)致內(nèi)力。研究結(jié)果可為施工期抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。T型剛構(gòu); 轉(zhuǎn)體施工; 氣彈模型; 風(fēng)載內(nèi)力; 風(fēng)洞試驗(yàn)U448.23+1?? A [定稿日期]2020-12-24[作者簡(jiǎn)介]孔令總（1988～），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榈缆放c鐵道工程。 隨著城際公、鐵交通路網(wǎng)的大力建設(shè)與發(fā)展，越來(lái)越多的城際公路橋的設(shè)計(jì)與建造，面臨著多車(chē)道、需跨越既有公、鐵線(xiàn)路且不能影響其正常運(yùn)營(yíng)的挑戰(zhàn)

m，用以產(chǎn)生氮?dú)?span id="j5i0abt0b" class="hl">氣彈；圖3(b)、(c)采用雙套管型入口結(jié)構(gòu)，分別將內(nèi)徑0.2、0.1 mm 毛細(xì)管接入氮?dú)馊肟诠軆?nèi)，用以產(chǎn)生不同尺寸球形微氣泡。1.2.4 溶液物性參數(shù)的調(diào)控 為了研究溶液黏度對(duì)聲驅(qū)動(dòng)氣彈（氣泡）強(qiáng)化效果的影響，在甲苯中添加二甲基硅油以改變?nèi)芤吼ざ取１? 為甲苯、30%(質(zhì)量)和50%(質(zhì)量)硅油甲苯溶液的物性數(shù)據(jù)[黏度和表面張力分別由DV?Ⅱ+pro 數(shù)顯黏度計(jì)（美國(guó)Brookfield 公司）及OCA 15EC 接觸角測(cè)量?jī)x（德國(guó)Da

合效應(yīng)，通過(guò)全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)與三維頻域分析相結(jié)合，利用ANSYS有限元軟件和Matlab軟件將該分析方法程序化，研究中央穩(wěn)定板的抑振機(jī)理。1 三維多模態(tài)顫振頻域分析Scanlan將主梁側(cè)向運(yùn)動(dòng)對(duì)橋梁穩(wěn)定性的影響考慮進(jìn)來(lái)，引入18個(gè)顫振導(dǎo)數(shù)來(lái)表示氣動(dòng)升力項(xiàng)、阻力項(xiàng)、扭轉(zhuǎn)力矩項(xiàng)，建立了橋梁三維顫振分析體系，其中主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的自激氣動(dòng)力表示為：(1)均勻流場(chǎng)中，只考慮自激氣動(dòng)力的影響，將三維顫振運(yùn)動(dòng)方程表示為：(2)整體坐標(biāo)系下各節(jié)點(diǎn)等效自激力：Fse=ω2

上游主通道流型及氣彈/液塞長(zhǎng)度比影響較小，通過(guò)氣液速在平均值附近微調(diào)可實(shí)現(xiàn)氣液長(zhǎng)度比穩(wěn)定。圖1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖 Fig.1 Schematic diagram of the experimental platform3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1 T 型分支通道內(nèi)兩相界面運(yùn)動(dòng)對(duì)于順流型及沖擊型2 種T 型通道，由于分液支管與主通道流動(dòng)方向的夾角不同，在跨尺度分支管內(nèi)受表面張力作用的界面運(yùn)動(dòng)獲得不同的慣性力分力，界面伸縮規(guī)律不同。如圖2 所示為彈狀流流經(jīng)順流型通道時(shí)

“打氣球”“奶油氣彈”……這些詞在青少年中悄悄流行著，但很多人對(duì)“笑里藏刀”的危險(xiǎn)，缺乏足夠認(rèn)識(shí)。笑氣，學(xué)名一氧化二氮，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療等行業(yè)，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，有很強(qiáng)的成癮性，吸入后人會(huì)產(chǎn)生幻覺(jué)、不自覺(jué)發(fā)笑。有的人一年間揮霍數(shù)十萬(wàn)元購(gòu)買(mǎi)笑氣，甚至以販養(yǎng)吸;有的人吸食后體重暴漲、產(chǎn)生幻覺(jué)、大小便失禁、下肢癱瘓;有的人中斷學(xué)業(yè)、疏遠(yuǎn)家人朋友;還有人已然付出生命的代價(jià)……目前，國(guó)內(nèi)已發(fā)生多起因吸食笑氣致病、致殘、致死案例。記者從上海檢察機(jī)關(guān)獲悉，該市一名19

平軸風(fēng)力機(jī)葉片的氣彈變形包含揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)3 個(gè)方面。 常用的風(fēng)力機(jī)動(dòng)力學(xué)分析軟件（如GH-Bladed 和FAST）只考慮了葉片在揮舞和擺振兩個(gè)方向的自由度。 然而，隨著風(fēng)電機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大，為降低載荷，大型低風(fēng)速及海上風(fēng)電葉片的柔韌度較早期同類(lèi)型的風(fēng)電葉片有明顯的增大，如何準(zhǔn)確地分析葉片在實(shí)際工況下的氣彈扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而分析葉片的動(dòng)態(tài)氣彈扭轉(zhuǎn)變形對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)功率、載荷及氣彈穩(wěn)定性的影響，是大型風(fēng)電葉片的氣彈特性評(píng)價(jià)以及氣彈剪裁設(shè)計(jì)中必須解決的問(wèn)題。郭

“打氣球”“奶油氣彈”……這些詞在青少年中悄悄流行著，但很多人對(duì)“笑里藏刀”的危險(xiǎn)，缺乏足夠認(rèn)識(shí)。笑氣，學(xué)名一氧化二氮，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療等行業(yè)，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，有很強(qiáng)的成癮性，吸入后人會(huì)產(chǎn)生幻覺(jué)、不自覺(jué)發(fā)笑。有的人一年間揮霍數(shù)十萬(wàn)元購(gòu)買(mǎi)笑氣，甚至以販養(yǎng)吸;有的人吸食后體重暴漲、產(chǎn)生幻覺(jué)、大小便失禁、下肢癱瘓;有的人中斷學(xué)業(yè)、疏遠(yuǎn)家人朋友;還有人已然付出生命的代價(jià)……目前，國(guó)內(nèi)已發(fā)生多起因吸食笑氣致病、致殘、致死案例。記者從上海檢察機(jī)關(guān)獲悉，該市一名19

致響應(yīng)的計(jì)算，其氣彈效應(yīng)的準(zhǔn)確評(píng)估至關(guān)重要.結(jié)構(gòu)氣彈效應(yīng)包括氣動(dòng)剛度和氣動(dòng)阻尼[5]，氣動(dòng)阻尼不僅有正氣動(dòng)阻尼還有負(fù)氣動(dòng)阻尼，忽略正氣動(dòng)阻尼會(huì)使得計(jì)算結(jié)果偏于保守，而負(fù)氣動(dòng)阻尼使得結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)顯著增加，忽略此部分會(huì)使得結(jié)構(gòu)偏于危險(xiǎn).結(jié)構(gòu)氣動(dòng)剛度直接影響結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率，尤其是負(fù)的氣動(dòng)剛度，使得結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率降低，并使得結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載更為敏感[6].目前，常用于結(jié)構(gòu)氣彈效應(yīng)，特別是氣動(dòng)阻尼評(píng)估的風(fēng)洞試驗(yàn)方法主要有氣彈模型和強(qiáng)迫振動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)方法.氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)方法

彈性模型(簡(jiǎn)稱(chēng)“氣彈模型”)可以兼顧氣彈效應(yīng)的影響，被認(rèn)為是最為精確的試驗(yàn)方式?；?span id="j5i0abt0b" class="hl">氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程是：制作滿(mǎn)足幾何尺寸和結(jié)構(gòu)特性相似率的氣彈模型，進(jìn)行吹風(fēng)試驗(yàn)直接測(cè)得風(fēng)致響應(yīng)，根據(jù)風(fēng)致響應(yīng)計(jì)算風(fēng)振慣性力，最終計(jì)算得到用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的等效風(fēng)荷載。氣彈模型的精確制作是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)氣彈模型滿(mǎn)足相似關(guān)系的程度，Whitbread[1]、Vickery[2]將氣彈模型細(xì)分為3種，即節(jié)段模型、等效模型和完全氣彈模型，其劃分標(biāo)準(zhǔn)主要

常是基于單自由度氣彈模型試驗(yàn)展開(kāi)的[7-11]。事實(shí)上，單自由度模型的不精確性已經(jīng)被多次證實(shí)[12-14]，其主要原因就是單自由度模型的振型及風(fēng)壓豎向相關(guān)性與實(shí)際情況并不相符。顯然，在進(jìn)行氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，對(duì)煙囪振型進(jìn)行精確模擬將大大增加試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。按動(dòng)力學(xué)理論，多自由度氣彈模型的精度要優(yōu)于單自由度氣彈模型，而連續(xù)質(zhì)量氣彈模型的精度又優(yōu)于多自由度氣彈模型。遺憾的是，通過(guò)連續(xù)質(zhì)量氣彈模型對(duì)高柔煙囪進(jìn)行風(fēng)振試驗(yàn)的先例則鮮有報(bào)道。鑒此，本文針對(duì)某擬建30

2 自錨式懸索橋氣彈模型設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)風(fēng)速參數(shù)根據(jù)橋位地理位置和地形特征，確定楓溪懸索橋的設(shè)計(jì)風(fēng)速參數(shù)如表1所示。表1 橋位設(shè)計(jì)風(fēng)速參數(shù)2.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析是研究橋梁振動(dòng)問(wèn)題的基礎(chǔ)?；贏NSYS平臺(tái)建立株洲楓溪大橋成橋狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析模型。動(dòng)力特性分析結(jié)果如表2所示，可知結(jié)構(gòu)振型主要表現(xiàn)為側(cè)彎、豎彎和扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)一階對(duì)稱(chēng)豎彎基頻為 0.447 5 Hz，一階扭轉(zhuǎn)頻率為 1.295 4 Hz，扭彎頻率比為2.895。根據(jù)JT

動(dòng)力學(xué)的耦合，即氣彈動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。除了懸停飛行狀態(tài)外，直升機(jī)槳葉結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是根本不穩(wěn)定的。即使是在穩(wěn)定的巡航飛行狀態(tài)中，槳葉沿展長(zhǎng)由槳尖到槳根入流速度從跨音速或超音速到低速的變化，包括失速及反流現(xiàn)象發(fā)生，整個(gè)變化過(guò)程會(huì)在200 ms內(nèi)進(jìn)行。因此，計(jì)算旋翼槳葉的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)的耦合作用，實(shí)際上是直升機(jī)旋翼的氣彈動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。20世紀(jì)80年代以來(lái)迅速發(fā)展的優(yōu)化技術(shù)為直升機(jī)旋翼動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)指明了方向，但是因?yàn)橹鄙龣C(jī)旋翼的動(dòng)力學(xué)優(yōu)化有其特殊的復(fù)雜性，目前尚不成熟。

層紊流中借助全橋氣彈模型試驗(yàn)直接測(cè)量。從目前的研究情況來(lái)看，對(duì)于大跨度斜拉橋的抗風(fēng)研究，尤其是最不利的最大懸臂施工狀態(tài)的全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)少有報(bào)道。此外，對(duì)于斜拉橋施工態(tài)的抖振響應(yīng)計(jì)算雖然也有相關(guān)成果[1-4]，但目前抖振計(jì)算理論和規(guī)范要求只能考慮正交風(fēng)作用，對(duì)于斜交風(fēng)下的抖振響應(yīng)必需借助風(fēng)洞試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)才能完成[5-8]。盡管斜交風(fēng)下的抖振研究成果表明，1 000 m主跨量級(jí)大跨度橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)需要考慮斜交風(fēng)影響，但對(duì)于常規(guī)的500 m跨度量級(jí)的斜拉橋

1和圖2所示，以氣彈模型試驗(yàn)為輔進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證的方式，研究了該截面形式橋塔的馳振特性，并找出了兩種對(duì)橋塔馳性能有改善作用的空氣動(dòng)力措施，即在倒角處加設(shè)圓弧形導(dǎo)流板或矩形垂直翼板，并進(jìn)一步研究了導(dǎo)流板圓弧半徑大小和垂直翼板透風(fēng)率對(duì)馳振改善效果的影響規(guī)律。本文所得結(jié)果為研究類(lèi)似截面形狀塔柱結(jié)構(gòu)的馳振性能及尋找相應(yīng)改善措施提供了參考。(a)立面(b)側(cè)面圖2 西側(cè)橋塔典型斷面(單位:mm)2 裸塔氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)根據(jù)該橋塔的具體情況，進(jìn)行了裸塔狀態(tài)(橋塔施工完成，

風(fēng)洞試驗(yàn)[5]、氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)和測(cè)壓模型風(fēng)洞試驗(yàn)等。傳統(tǒng)上,渦振研究中的尺度效應(yīng)指節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)的縮尺效應(yīng)[6],并主要表現(xiàn)為不同縮尺比下的雷諾數(shù)效應(yīng)。Raghavan[7]試驗(yàn)分析了圓柱渦振隨雷諾數(shù)的變化。鮮榮[8]比較了1∶50和1∶20扁平鋼箱梁節(jié)段模型渦振試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)雷諾數(shù)增大時(shí)斯托羅哈數(shù)和渦振振幅隨之減小。熊龍[9]研究了雷諾數(shù)對(duì)鋼箱梁渦振的影響。近年來(lái),橋梁風(fēng)致振動(dòng)的多尺度研究方法為扁平鋼箱梁懸索橋渦振研究指出了新的思路。多尺度方法包含不同

象。失速顫振作為氣彈不穩(wěn)定的一種重要形式，是葉片破壞的重要原因之一。葉片一旦發(fā)生失速顫振，便會(huì)表現(xiàn)出振幅不衰減的高頻振動(dòng)，而這種振動(dòng)會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)使葉片失效。水平軸風(fēng)力機(jī)葉片顫振分析涉及葉片氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性，即葉片在氣動(dòng)力作用下自身發(fā)生彈性變形，而這種變形反過(guò)來(lái)又影響周?chē)黧w，因此葉片上氣動(dòng)載荷在建模分析時(shí)應(yīng)考慮其具有非線(xiàn)性[4]。此外，顫振分析還通常涉及彈性葉片的結(jié)構(gòu)特征以及葉片附近非定常氣流場(chǎng)的描述以及相互耦合的機(jī)理分析。所以葉片的顫振研究十分復(fù)雜。葉片

翼的智能葉片進(jìn)行氣彈建模與控制。Staino等[3]建立了不考慮重力和慣性載荷的擺振方向氣彈模型，并研究了線(xiàn)性二次型(LQ)控制對(duì)擺振方向葉尖偏移量及頻譜的影響。Castaignet等[4]建立了不考慮重力影響的揮舞方向的氣彈模型，并研究了尾緣襟翼對(duì)揮舞方向葉根彎矩的影響。Ju等[5]建立了不考慮耗散能的揮舞方向氣彈模型，并研究了輸入整形控制對(duì)揮舞方向葉尖偏移量的影響。Chen等[6]建立了風(fēng)力機(jī)葉片擺振方向的彈性模型，并采用模糊控制通過(guò)阻尼器對(duì)葉片的擺振

機(jī)翼斷面的非線(xiàn)性氣彈問(wèn)題展開(kāi)了大量的研究，結(jié)果表明機(jī)翼的顫振失穩(wěn)特征并非發(fā)散，而是表現(xiàn)為明顯的極限環(huán)振動(dòng)(LCO)，且這種特征的振動(dòng)狀態(tài)強(qiáng)烈地依賴(lài)于結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性與氣彈非線(xiàn)性[1]。與機(jī)翼類(lèi)似，橋梁的后顫振也是呈非線(xiàn)性特性的極限環(huán)振動(dòng)問(wèn)題，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)顫振臨界值時(shí)，結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性特性與斷面的非線(xiàn)性氣彈特性共同決定了振幅的演變規(guī)律與LCO幅值。因此，要準(zhǔn)確地評(píng)估橋梁的后顫振性能，必須建立一套非線(xiàn)性氣彈穩(wěn)定分析理論。橋梁的后顫振問(wèn)題是一類(lèi)非線(xiàn)性氣彈問(wèn)題，涉及結(jié)構(gòu)的幾

剛度的二元翼段的氣彈響應(yīng)。K.W.Chung[4]采用攝動(dòng)-增量法分析了含間隙非線(xiàn)性的二元翼的分岔響應(yīng)。Y.M.Chen[5]采用精確積分法(PIM)研究了含間隙的二元翼帶外掛系統(tǒng)的氣彈響應(yīng)。國(guó)內(nèi)趙令誠(chéng)[6]、趙永輝[7]也對(duì)含有非線(xiàn)性剛度的二元翼段的氣彈響應(yīng)進(jìn)行了研究。楊翊仁等[8,9]對(duì)帶有外掛的二元機(jī)翼的氣彈響應(yīng)進(jìn)行了研究。劉百慧等[10]研究了俯仰方向帶中心間隙或初偏間隙的二元翼面，并提出通過(guò)加入摩擦力矩來(lái)減弱間隙非線(xiàn)性影響的方案。上述研究主要集中

度，m/sξ——氣彈區(qū)長(zhǎng)度無(wú)量綱數(shù)Vb——氣彈移動(dòng)速度，m/sFp，x2——點(diǎn)x2處由重力引起的水壓，NFp，x3——點(diǎn)x3處由重力引起的水壓，NFw——水躍面中液相與管壁面的阻力，NUx2——水躍面中點(diǎn)x2處的平均液相速度，m/sUx3——水躍面中點(diǎn)x3處的平均液相速度，m/spin——水躍面中點(diǎn)x2處平均液相速度與氣彈移動(dòng)速度差引起的水壓，Npout——水躍面中點(diǎn)x3處平均液相速度與氣彈移動(dòng)速度差引起的水壓，N段塞流是工業(yè)領(lǐng)域包括石油工業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域十

有氧化亞氮的金屬氣彈隨處可見(jiàn)。在網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)搜索，盡管不少平臺(tái)屏蔽了“笑氣”的關(guān)鍵詞，但輸入“奶油氣彈”“奶油發(fā)泡”等詞匯，查到的相關(guān)商品還是有數(shù)百件之多，每個(gè)裝有8克“笑氣”的氣罐平均售價(jià)僅三四元。今年初，南京市公安局官方網(wǎng)站發(fā)布一則名為《關(guān)注“奶油氣彈”悄然興起帶來(lái)的治安隱患》的警情提示，指出“笑氣”正以毒品替代品的角色在年輕群體中悄然興起，在一些娛樂(lè)場(chǎng)所，由于吸食“笑氣”致幻而產(chǎn)生的斗毆、糾紛類(lèi)警情呈上升趨勢(shì)。一名從警多年的緝毒警察說(shuō)：“這個(gè)物品本身屬于

有氧化亞氮的金屬氣彈隨處可見(jiàn)。在網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)搜索，盡管不少平臺(tái)屏蔽了“笑氣”的關(guān)鍵詞，但輸入“奶油氣彈”“奶油發(fā)泡”等詞匯，查到的相關(guān)商品還是有數(shù)百件之多，每個(gè)裝有8克“笑氣”的氣罐平均售價(jià)僅三四元。今年初，南京市公安局官方網(wǎng)站發(fā)布一則名為《關(guān)注“奶油氣彈”悄然興起帶來(lái)的治安隱患》的警情提示，指出“笑氣”正以毒品替代品的角色在年輕群體中悄然興起，在一些娛樂(lè)場(chǎng)所，由于吸食“笑氣”致幻而產(chǎn)生的斗毆、糾紛類(lèi)警情呈上升趨勢(shì)。一名從警多年的緝毒警察說(shuō)：“這個(gè)物品本身屬于

流彈狀流的關(guān)鍵是氣彈在分液口的類(lèi)活塞運(yùn)動(dòng)；同時(shí)由于界面拉普拉斯壓力差的存在，彈狀流壓降具有不連續(xù)性；且此不連續(xù)壓力隨氣彈在分液口的類(lèi)活塞運(yùn)動(dòng)具有周期波動(dòng)性。而彈狀流液橋部分的局部壓降是影響總壓降的關(guān)鍵；近氣彈頭部的液相區(qū)壓降顯著，近氣彈尾部的液相區(qū)域由于液速降低其壓降明顯衰弱；此為彈狀流有別于其他兩相流流型的壓降特點(diǎn)。彈狀流；分液；局部壓力；CFD；模擬引 言彈狀流是氣液兩相流的重要流型，其流型特征參數(shù)（氣彈長(zhǎng)度、液橋長(zhǎng)度、液膜厚度及含氣率）直接影響彈狀流

分別從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)、流固耦合數(shù)值模擬等方面的研究進(jìn)展，探討了膜結(jié)構(gòu)附加氣動(dòng)力和氣彈失穩(wěn)機(jī)理等問(wèn)題.研究表明：受實(shí)測(cè)設(shè)備、氣彈模型試驗(yàn)相似理論和流固耦合模擬方法等方面的限制，膜結(jié)構(gòu)流固耦合現(xiàn)象的觀測(cè)模擬方面，針對(duì)實(shí)際工程的研究仍比較少；流固耦合振動(dòng)機(jī)理方面，普遍認(rèn)為，氣彈失穩(wěn)與形成于結(jié)構(gòu)表面附近的旋渦有關(guān)，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)總阻尼比的大幅衰減；但已有研究成果多基于對(duì)簡(jiǎn)單膜結(jié)構(gòu)在近似均勻流場(chǎng)中振動(dòng)現(xiàn)象的觀測(cè)得出，與實(shí)際工程相差比較大.建議以后從以下幾方面

06)典型輸電塔氣彈模型設(shè)計(jì)及動(dòng)力特性研究周 超，李 力，陳 作，劉衍平(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，北京 102206)輸電塔結(jié)構(gòu)受到風(fēng)荷載激勵(lì)，極易引起其氣動(dòng)彈性失穩(wěn)，造成大幅振動(dòng)，嚴(yán)重威脅著輸電線(xiàn)路安全穩(wěn)定運(yùn)行。為研究高壓輸電塔結(jié)構(gòu)風(fēng)振動(dòng)力特性，以某典型輸電塔為原型，按照結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相似準(zhǔn)則，采用一種新型設(shè)計(jì)方法制作輸電塔氣彈模型，并利用有限元分析軟件以及相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，驗(yàn)證氣彈模型的準(zhǔn)確性。最后，進(jìn)行不同風(fēng)速和風(fēng)向角下的氣彈

速非線(xiàn)性顫振伺服氣彈智能控制劉廷瑞，于子晴(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，山東青島，266590)針對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片失速非線(xiàn)性顫振斷裂失效問(wèn)題，闡述其伺服氣彈智能控制的數(shù)值模擬過(guò)程。結(jié)構(gòu)模型基于彈簧?質(zhì)量?阻尼器的對(duì)稱(chēng)典型葉型截面，基于純變槳運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)力適合于研究失速非線(xiàn)性顫振的大攻角非線(xiàn)性氣動(dòng)力模型。非線(xiàn)性氣彈方程組基于狀態(tài)變量的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)后，利用低階近似，進(jìn)行線(xiàn)性化處理。二階變槳激勵(lì)器的伺服氣彈智能控制系統(tǒng)基于平衡點(diǎn)狀態(tài)和線(xiàn)性化模型的反饋系統(tǒng)。系統(tǒng)闡述基

合材料風(fēng)力機(jī)葉片氣彈穩(wěn)定性*張康康1李亮1?羅杰1李映輝2(1.安徽理工大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系, 淮南232001) (2.西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院, 成都610031)對(duì)濕熱環(huán)境下復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片氣彈穩(wěn)定性進(jìn)行了分析. 將細(xì)長(zhǎng)葉片簡(jiǎn)化為Euler-Bernoulli型懸臂梁,基于復(fù)合材料梁理論,在本構(gòu)方程中引入濕熱效應(yīng),使用Hamilton原理,建立了濕熱環(huán)境下復(fù)合材料葉片彎扭(揮舞-扭轉(zhuǎn))耦合動(dòng)力學(xué)方程,進(jìn)而得到葉片線(xiàn)性自由振動(dòng)特征方程,使用假設(shè)模態(tài)法求

蹺板式無(wú)軸承尾槳氣彈穩(wěn)定性研究趙文梅,李建偉,趙 軍,馮拯橋(中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)以某蹺蹺板式無(wú)軸承尾槳為研究對(duì)象，開(kāi)展具有蹺蹺板與無(wú)軸承雙重結(jié)構(gòu)特性的尾槳的氣彈穩(wěn)定性分析研究。在考慮了集合型振型與周期型振型兩種尾槳振型的基礎(chǔ)上，建立蹺蹺板式無(wú)軸承尾槳?jiǎng)恿W(xué)模型，研究了尾槳轉(zhuǎn)速、尾槳總距及阻尼器阻尼剛度對(duì)尾槳擺振阻尼和阻尼比的影響。數(shù)值分析研究表明尾槳阻尼器阻尼剛度對(duì)尾槳氣彈穩(wěn)定性具有顯著影響，通過(guò)控制阻尼器剛度可以有效提高該

到典型的彈狀流。氣彈通過(guò)彎道進(jìn)入每一條水平直管道后，起初形狀都不穩(wěn)定，其頭部比較尖銳而尾部比較平緩，氣彈頭部在運(yùn)動(dòng)方向上受到壁面約束以及液相的剪切發(fā)生一定的形變，在運(yùn)行一段距離穩(wěn)定后，此時(shí)表面張力的作用大于彎道壁面約束所帶來(lái)的影響，頭部逐漸變得圓潤(rùn)，但是尾部沒(méi)有之前的那樣平緩，而是略帶有一定的角度，向氣體內(nèi)部凹陷。進(jìn)一步增加氣相速度，發(fā)現(xiàn)氣彈產(chǎn)生的位置將由兩相匯合的地方逐漸后移，而且此時(shí)由于氣體“飄”在液體上方，較高的氣相流速下，液相和氣相間的剪切力將顯著

葉片揮舞 —擺振氣彈穩(wěn)定性分析李亮1，李映輝2，楊鄂川2，3（1.安徽理工大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系，安徽淮南232001；2.西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院，成都610031；3.重慶理工大學(xué)車(chē)輛工程學(xué)院，重慶400054）根據(jù)Euler-Bernoulli梁理論和粘彈性材料的Kelvin-Voigt理論建立風(fēng)力機(jī)葉片揮舞—擺振耦合非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)方程。將位移視為靜態(tài)位移和動(dòng)態(tài)位移的疊加，進(jìn)而將非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)方程線(xiàn)性化為動(dòng)態(tài)位移的線(xiàn)性方程，得到葉片耦合振動(dòng)特征方程。使用基于

力機(jī)葉片周期時(shí)變氣彈系統(tǒng)的經(jīng)典顫振穩(wěn)定性特性。葉片結(jié)構(gòu)采用具有揮舞和扭轉(zhuǎn)耦合的典型界面振動(dòng)模型，引入Beddoes－Leishman氣動(dòng)模型為旋轉(zhuǎn)葉片提供低攻角處周期時(shí)變的非定常氣動(dòng)力;為了研究顫振邊界，利用標(biāo)量風(fēng)速和揮舞/扭轉(zhuǎn)固有頻率比對(duì)所建立的旋轉(zhuǎn)葉片氣彈模型進(jìn)行變型。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)分析旋轉(zhuǎn)葉片揮舞自由度和扭轉(zhuǎn)自由度氣彈穩(wěn)定性特性，分析了標(biāo)量速度，葉片剛度，揮舞/扭轉(zhuǎn)固有頻率比和結(jié)構(gòu)阻尼的影響，揭示了旋轉(zhuǎn)葉片經(jīng)典顫振邊界的變化規(guī)律且其準(zhǔn)確

通過(guò)圖像處理給出氣彈段空泡份額以及兩相速度的計(jì)算關(guān)系式，并驗(yàn)證漂移流模型在液彈段的適用性，給出彈狀流單元的長(zhǎng)度份額以及空泡份額的計(jì)算關(guān)系式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出搖擺條件下矩形通道內(nèi)彈狀流壓力組分的模型，并重點(diǎn)分析摩擦壓降模型的適用程度。結(jié)果表明，彈狀流壓力模型可很好地預(yù)測(cè)搖擺條件下矩形通道內(nèi)的壓力。搖擺運(yùn)動(dòng)；矩形通道；彈狀流；壓力模型彈狀流可認(rèn)為是間歇流、脈動(dòng)流或不穩(wěn)定流，由于這種流動(dòng)不可避免地存在于化工、航空、電子、核動(dòng)力設(shè)備等行業(yè)中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)彈狀流特性

m高樓多自由度氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究王 磊1，梁樞果1?，鄒良浩1，婁 宇2(1.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院,湖北 武漢 430072；2.中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院，北京 100142)為了考察某擬建超高層建筑(總高838 m)在設(shè)計(jì)風(fēng)速下的風(fēng)致響應(yīng)，對(duì)該大廈進(jìn)行了多自由度氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn).模型自振特性測(cè)試表明，該氣彈模型各橫截面對(duì)兩個(gè)正交的水平主軸對(duì)稱(chēng)，每個(gè)軸向1階和2階頻率誤差分別在1%和28%以?xún)?nèi)，1階阻尼比約為2%，平動(dòng)振型與實(shí)際結(jié)構(gòu)有限元模型計(jì)算結(jié)果較

1210)考慮靜氣彈特性的機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析從而優(yōu)化其性能孫則徐(中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,上海 201210)本文的目的是探索一種彈性機(jī)翼的氣彈優(yōu)化的算法，使得真實(shí)飛機(jī)的彈性機(jī)翼能夠在巡航設(shè)計(jì)點(diǎn)上能夠更加接近剛體機(jī)翼的氣動(dòng)性能。氣彈優(yōu)化 彈性機(jī)翼 剛體機(jī)翼靜氣彈效應(yīng)對(duì)機(jī)翼形變以及氣動(dòng)特性的影響一直是一個(gè)需要在機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮的因素。這種效應(yīng)一在大展由于彎扭耦合的原因在大展弦比的前后掠機(jī)翼上表現(xiàn)得尤為突出。對(duì)此的研究開(kāi)始于上世紀(jì)40年代后期，并發(fā)展出一

型尤其是多自由度氣彈模型被認(rèn)為是最為精確的試驗(yàn)方式。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于高度不太高或氣彈效應(yīng)不太明顯的超高層建筑，通常采用剛性模型測(cè)壓試驗(yàn)或測(cè)力天平試驗(yàn)進(jìn)行抗風(fēng)分析［2，8］，而更為高柔的結(jié)構(gòu)則常常要進(jìn)行氣彈模型試驗(yàn)，例如某菱形紀(jì)念碑［9］采用了擺式氣彈模型（簡(jiǎn)稱(chēng)SDOF，下同）試驗(yàn)，金茂大廈［1］進(jìn)行了多自由度氣彈模型（簡(jiǎn)稱(chēng)MDOF，下同）試驗(yàn)。隨著建筑高度的增加，氣彈效應(yīng)尤其是橫風(fēng)向氣彈響應(yīng)變得更為顯著而復(fù)雜，氣彈模型試驗(yàn)就更為必要。對(duì)多自由度氣彈模型試驗(yàn)手

。但研究?jī)H僅關(guān)注氣彈的上升速度、氣彈頻率和氣彈長(zhǎng)度等氣彈本身特性，結(jié)合氣彈特性和阻力特性的研究并不多見(jiàn)，而兩相流動(dòng)的阻力特性是與兩相流流型緊密相關(guān)的。因此，有必要研究氣彈行為及彈狀流的阻力特性，為今后的研究和工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1.1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)以空氣和水為工質(zhì)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)段、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和高速攝像系統(tǒng)5部分組成。實(shí)驗(yàn)段為有機(jī)玻璃矩形通道，截面尺寸為3.25 mm×43 mm，總長(zhǎng)2

形截面紀(jì)念碑風(fēng)致氣彈響應(yīng)風(fēng)洞試驗(yàn)研究宋微微1， 梁樞果1， 鄒良浩1， 溫四清2(1.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，武漢 430072；2.中信集團(tuán)武漢市建筑設(shè)計(jì)院，武漢 430014)對(duì)某高100 m的菱形截面紀(jì)念碑進(jìn)行剛性模型多點(diǎn)同步掃描測(cè)壓與擺式氣彈模型測(cè)振風(fēng)洞試驗(yàn)，進(jìn)而在測(cè)壓數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立頻域風(fēng)荷載模型并采用隨機(jī)振動(dòng)分析方法計(jì)算結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)，同時(shí)應(yīng)用隨機(jī)減量技術(shù)(RDT)識(shí)別了該氣彈模型風(fēng)致振動(dòng)時(shí)的氣動(dòng)阻尼比。當(dāng)在頻響函數(shù)中考慮氣動(dòng)阻尼比后的風(fēng)振響應(yīng)

。由于彈狀流內(nèi)部氣彈和液彈互相尾隨交替出現(xiàn)，造成了通道內(nèi)很大的密度差和流體的可壓縮性，易產(chǎn)生流動(dòng)不穩(wěn)定性，因此，針對(duì)彈狀流的實(shí)驗(yàn)和理論研究備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[1-3]。對(duì)以往的研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們大都關(guān)注氣彈上升速度，且提出了較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型，但針對(duì)氣彈長(zhǎng)度的研究?jī)H給出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和其影響因素，關(guān)于氣彈長(zhǎng)度的計(jì)算模型還十分有限，且不完善。氣彈長(zhǎng)度關(guān)系著氣液相的分布情況，進(jìn)而影響傳熱和阻力特性，此外氣彈長(zhǎng)度與兩相流型間的轉(zhuǎn)變密切相關(guān)。因此，有必要建立小通道

風(fēng)洞試驗(yàn)中的全橋氣彈模型試驗(yàn)可以更為真實(shí)的模擬大氣邊界層紊流以及橋梁結(jié)構(gòu)在紊流風(fēng)作用下的氣動(dòng)響應(yīng)。對(duì)于特別重要的大跨度橋梁，一般都要進(jìn)行全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)其抗風(fēng)穩(wěn)定性。盡管全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)存在不可避免的缺陷：如縮尺比小以致模型的細(xì)部結(jié)構(gòu)難以模擬、不能同時(shí)滿(mǎn)足所有相似率(如雷諾數(shù)等)、邊界效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)的干擾等。但是全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)：如模型的動(dòng)力特性、外形以及試驗(yàn)流場(chǎng)能較好的反映實(shí)橋情況；能反映三維空間效應(yīng)和多模態(tài)耦合效應(yīng)；能反

3］。要準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣彈模型的風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)，氣彈模型的精確制作是關(guān)鍵。梁正平等［4］以向家壩上海的800 kV特高壓直流線(xiàn)路為例，考慮鐵塔模型剛度和氣動(dòng)反應(yīng)兩方面的情況，提出以半剛性模型節(jié)段加“U”型彈簧片的方法制作鐵塔彈性模型;韓銀全等［5］采用昌西到南昌的500 kV輸電塔線(xiàn)體系為原型，保證氣彈模型與原型塔剛度、質(zhì)量和阻尼等嚴(yán)格相似，介紹了完全氣彈模型的制作過(guò)程;付國(guó)宏等［6］等以杭州瓶窯500 kV輸電線(xiàn)路為原型，制作了氣彈模型并進(jìn)行了架空輸電線(xiàn)路風(fēng)振試

00092）利用氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)下的位移或加速度響應(yīng)都可以被直接測(cè)量.同時(shí)由于考慮了結(jié)構(gòu)和來(lái)流之間的相互耦合作用，從某種程度上來(lái)講，氣彈試驗(yàn)更能真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)在大氣邊界層中的受力狀況和響應(yīng)特性.大型雙曲冷卻塔是典型的三維空間結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)量輕、剛度小等特性［1－2］，相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)完成的大量剛性模型測(cè)壓試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，大型冷卻塔的氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)［3－6］做的非常少.相似原理的滿(mǎn)足是其困難所在，冷卻塔氣彈模型在模擬縮尺剛度時(shí)，薄壁構(gòu)件軸向剛度與彎

000系列武器的氣彈。氣彈包含指針、線(xiàn)及氮藥。作用過(guò)程為用壓縮的惰性氮作推進(jìn)劑，發(fā)射2個(gè)連著絕緣線(xiàn)的倒鉤探針(飛鏢)。有2種類(lèi)型的氣彈：有效距離分別為6.4m(用于執(zhí)法及政府部門(mén))及4.6m。為便于識(shí)別，這些氣彈有明顯的標(biāo)志--序列號(hào)及有效期(圖2)。有效期為5年。先進(jìn)的塔斯裝卸彈方便迅速，只要把氣彈簡(jiǎn)單地卡到位即可(圖3)。為了給探針一個(gè)較小的擴(kuò)散空間，操作者使用時(shí)至少應(yīng)離目標(biāo)0.91m。這樣能使塔斯發(fā)射的T波打中目標(biāo)的較大部位。最佳作用距離為2.1～3