[发明专利]一种抑制桥梁涡振的柔性旋涡发生器

说明书

本发明中公开了一种抑制桥梁涡振的柔性旋涡发生器，包括固定基座和设置在固定基座上的卡套，所述卡套上设置有柔性件，所述柔性件一端与卡套可拆卸连接，另一端为自由端，可随风自由摆动。本发明中的柔性旋涡发生器不需要任何外部能量输入，不需要改变现有桥梁装置，仅利用柔性件的自适应变形，通过柔性结构拍动诱发一系列旋涡，改变桥梁表面流动形态，增强桥梁抗风性能，显著抑制桥梁涡振现象。

技术领域

本发明涉及桥梁附属设备技术领域，具体涉及一种抑制桥梁涡振的柔性旋涡发生器。

背景技术

桥梁风致振动现象一直是桥梁工程领域的热点和难点问题，如虎门大桥涡激振动。目前常用于抑制桥梁涡振的控制措施包括主动控制法(需要外部能量输入)和被动控制法(不需要外部能量输入)。主动控制法主要包括：通过产生二次流控制尾流涡脱以抑制涡激振动，通过热效应改变流体动力粘度和密度来影响边界层分离等。被动控制法主要包括：改变表面粗糙度以影响边界层速度剖面分布从而控制边界层分离点，改变局部外形(添加整流罩、壁面开槽、布置风屏障、边角处理等)以影响流动分离再附等。

但是，以上这些控制方法，存在很多问题以及弊端。主动控制法，需要外部能量输入，常给工程带来不便，能量供应不足问题层出不穷。被动控制法，仅在某一风速或攻角范围内有效，一旦超出其最佳使用范围，会恶化抗风性能。

因此，研究一种新型的抑制涡振的附属设备成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的桥梁抗风性能较差，导致桥梁结构出现较大幅度的振动，产生桥梁涡振现象的问题，提供一种抑制桥梁涡振的柔性旋涡发生器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种抑制桥梁涡振的柔性旋涡发生器，包括固定基座和设置在固定基座上的卡套，所述卡套上设置有柔性件，所述柔性件一端与卡套可拆卸连接，另一端为自由端。

优选地，所述柔性件由柔性材质构成。

优选地，所述柔性件为表面平滑的轻质柔性薄膜结构。

优选地，所述柔性件为聚乙烯薄膜。

优选地，所述柔性件为厚度渐变型。

优选地，所述柔性件表面设置有多个透风孔。

优选地，所述柔性件的自由端设置有边缘齿，所述边缘齿的齿状结构为城垛形、三角形、外凸圆形或内凹圆形。

进一步优选，所述卡套包括两个磁性连接件，所述两个磁性连接件对称设置在固定基座上，所述两个磁性连接件与固定基座磁性连接；所述两个磁性连接件之间磁性连接，所述柔性件一端夹持在两个磁性连接件之间进行固定。

进一步优选，所述固定基座为卡箍形、方形或砝码形。

当流体流过桥梁结构时，会在结构表面尖锐处发生流动分离，形成剪切层，剪切层脱落后会形成周期性的旋涡脱落。当旋涡脱落频率和桥梁结构某阶模态频率接近时，会导致桥梁结构出现较大幅度的振动，即产生桥梁涡振现象。因此，抑制桥梁结构表面的旋涡脱落，成为控制桥梁涡振的关键因素。

本发明中利用柔性件的柔性薄膜结构的自适应变形，通过柔性结构拍动诱发一系列旋涡，改变桥梁表面流动形态，增强桥梁抗风性能，抑制桥梁涡振现象。柔性旋涡发生器可拆卸的安装在桥梁栏杆或者桥梁面上，柔性旋涡发生器与水平面的安装夹角为0～90度，柔性旋涡发生器上的柔性件为表面平滑的柔性薄膜结构，当流体流过这种柔性薄膜时，根据流体速度的不同，柔性薄膜会产生稳定变形、尖部轻微摆动、中上部大幅摆动、整体剧烈拍动、拍动并撞壁(或内卷)等5种运动形态。当柔性薄膜进入稳定变形阶段时，其自由端只产生剪切层而没有旋涡脱落，相当于把流体分离点往结构外部移动，对流动的干扰作用比较弱。而当柔性薄膜进入摆动或拍动阶段时，会加强桥梁结构外部气流同结构表面气流的动量交换，抑制桥梁结构表面气流的分离，改变原有的旋涡脱落形态，增强桥梁结构的抗风稳定性，抑制桥梁涡振现象。