[发明专利]钝体涡致振动的抑制装置、系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种钝体涡致振动的抑制装置、系统及方法，该装置包括至少一个抑制部件；抑制部件为片状的柔性结构；其中，抑制部件固定在钝体的预设外表面区域上，且抑制部件与钝体之间的连接部沿钝体的轴向分布，以使抑制部件的片状所在的面在流体流过钝体时沿流体的流向展开；抑制部件与钝体的尾迹中的流体发生流固耦合作用，以使抑制部件产生变形，并改变钝体的受力特性。本发明实施例能够在流体流过钝体时改变钝体的受力特性，抑制钝体在流体中的涡致振动，进而避免涡致振动对钝体结构造成疲劳损坏。

技术领域

本发明涉及流动控制技术领域，尤其涉及一种钝体涡致振动的抑制装置、系统及方法。

背景技术

在生活中以及各种工程领域，经常会发生流体流过钝体的现象，例如大气或洋流流过建筑、桥梁、输电线以及海底电缆等。

流体流过钝体后发生流动分离，生成的剪切层会被诱导产生交替脱落的尾迹涡，产生周期性变化的气动力，使钝体发生涡致振动。

然而，钝体的涡致振动会对钝体结构造成疲劳损坏。

发明内容

本发明实施例提供一种钝体涡致振动的抑制装置、系统及方法，以解决流体流过钝体后使钝体发生涡致振动，该涡致振动对钝体结构造成疲劳损坏的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种钝体涡致振动的抑制装置，包括至少一个抑制部件；所述抑制部件为片状的柔性结构；

其中，所述抑制部件固定在所述钝体的预设外表面区域上，且所述抑制部件与所述钝体之间的连接部沿所述钝体的轴向分布，以使所述抑制部件的片状所在的面在流体流过所述钝体时沿流体的流向展开；

所述抑制部件与所述钝体的尾迹中的流体发生流固耦合作用，以使所述抑制部件产生变形，并改变所述钝体的受力特性，抑制所述钝体在流体中的涡致振动。

可能的实施方式中，所述抑制部件的厚度为所述钝体的特征尺度的0.2％～1％，展向尺度大于所述钝体的展向尺度的20％，流向尺度大于所述钝体的特征尺度的10％。

可能的实施方式中，所述预设外表面区域是指：包括所述钝体的后驻点以及上下分离点的钝体的外表面区域。

可能的实施方式中，所述抑制部件固定在所述钝体的后驻点处，或，多个抑制部件分别固定在所述钝体的上下分离点处，或，多个抑制部件固定在所述钝体的上下分离点之间的区域上。

可能的实施方式中，当所述抑制部件的数量为多个时，所述各抑制部件采用均匀分布的方式固定在所述钝体的预设外表面区域上。

可能的实施方式中，所述抑制部件的材质为聚对苯二甲酸类塑料、聚氯乙烯塑料或其他成分的柔性材质。

第二方面，本发明实施例提供一种钝体涡致振动的抑制系统，包括：压电激励器、激光位移传感器，以及第一方面任一实施方式所述的抑制装置；

所述激光位移传感器固定在所述钝体上，用于采集所述钝体的振动信息；

所述压电激励器固定在所述抑制部件靠近所述连接部的一侧，用于根据所述振动信息控制所述抑制部件运动，以使所述钝体的涡致振动幅值保持在预设振动范围区间。

可能的实施方式中，所述抑制系统，还包括：与所述激光位移传感器通信连接的控制器；

所述控制器用于接收激光位移传感器采集到的所述钝体的振动信息，并根据所述振动信息判断所述钝体的涡致振动幅值是否大于预设值；

若是，则所述控制器用于根据所述振动信息计算所述抑制部件的运动参数，根据所述运动参数计算得到激励参数以控制所述压电激励器工作。

可能的实施方式中，所述控制器还用于在所述钝体的涡致振动幅值不大于预设值时，以当前的激励参数控制所述压电激励器工作。