[实用新型]一种侧后方薄板附件式漩涡脱落抑制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥墩技术领域，具体涉及一种侧后方薄板附件式漩涡脱落抑制装置。

背景技术

圆柱绕流现象在现实生活中是非常常见的，如风吹过建筑物、河水绕流过桥墩、航行中的飞机、疾驶的列车和汽车受到空气的绕流、海船受到海水的绕流等等。

圆柱桥墩在跨江跨河大桥中有广泛应用，而圆柱绕流现象会对圆柱桥墩产生影响。根据已有研究，流体流经圆柱时，在低雷诺数Re<1的条件下，圆柱上下游的流线前后对称，依附在圆柱周边的边界层不会发生分离现象，当雷诺数逐渐增大时（1<Re<500），边界层开始脱离，流体在圆柱下游形成一对旋涡，Re≥80时，此对旋涡在圆柱背流面不断的交替生成及脱离，并在尾涡区形成交替排列、旋转方向相反、有规律且较稳定的两行旋涡，这种现象称为卡门涡街，如图1所示，图1中D₁表示圆柱桥墩直径。出现卡门涡街时，一方面在来流方向上会产生压差阻力和由流体粘性产生的摩擦阻力，另一方面在垂直于流体的方向上会对圆柱会产生一个周期性的交变作用力即升力，当交变作用力的频率与圆柱桥墩的固有频率接近时，便会产生共振，使圆柱桥墩的振动加剧，极易发生涡激振动，导致疲劳破坏，将会对圆柱桥墩结构带来严重影响，使桥墩柱体受损，缩减寿命，降低支撑作用。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种侧后方薄板附件式漩涡脱落抑制装置，可抑制圆柱桥墩尾流旋涡脱落，继而消除涡激振动。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种侧后方薄板附件式漩涡脱落抑制装置，包括圆柱桥墩，圆柱桥墩迎向流体的侧面称之为迎流面，圆柱桥墩上与迎流面相对的侧面称之为背流面，且设定迎流面正对的方向为前方，背流面正对的方向为后方，所述圆柱桥墩的背流面的侧后方设有薄板附件，薄板附件的横截面为长方形，且薄板附件的短边一侧迎向流体，圆柱桥墩圆心与薄板附件中心的连线与流体的流向呈一定角度，该角度称之为柱间夹角，薄板附件的竖向中心线与圆柱桥墩的中轴线平行；

其中，所述圆柱桥墩的直径为D₁， D₁的单位为m，所述薄板附件的长边长为a， a的单位为m，所述薄板附件的短边长为b， b的单位为m，所述薄板附件中心与圆柱桥墩之间最短连线的距离为h，h的单位为m，所述柱间夹角为θ；所述D₁、a、b满足：a= D₁/10，b= D₁/20；所述b、h满足： 7b≥h≥3b；所述θ满足：60°≥θ≥20°。

优选的，所述b、h满足： 6 b≥h≥4 b。

优选的，所述b、h满足： h=5 b。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在圆柱桥墩背流面的侧后方施加一个薄板附件，所述圆柱桥墩的直径为D₁， D₁的单位为m，所述薄板附件的长边长为a， a的单位为m，所述薄板附件的短边长为b， b的单位为m，所述薄板附件与圆柱桥墩之间最短连线的距离为h，h的单位为m，所述柱间夹角为θ；所述D₁、a、b满足：a= D₁/10，b= D₁/20；所述b、h满足： 7b≥h≥3b；所述θ满足：60°≥θ≥20°，从而实现抑制桥墩尾流旋涡脱落，继而消除涡激振动。本实用新型适用范围广、结构简单、可靠性高，作用明显。

附图说明

图1是背景技术中圆柱桥墩尾流旋涡示意图；

图2是本实用新型的位置关系示意图；

图3是本实用新型的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

如图2和图3所示，本实用新型的一种侧后方薄板附件式漩涡脱落抑制装置，包括圆柱桥墩1，圆柱桥墩1迎向流体的侧面称之为迎流面，圆柱桥墩1与迎流面相对的侧面称之为背流面，且设定迎流面正对的方向为前方，背流面正对的方向为后方，所述圆柱桥墩1的背流面的侧后方设有薄板附件2，薄板附件2的横截面为长方形，且薄板附件2的短边一侧迎向流体，圆柱桥墩圆心与薄板附件中心的连线与流体的流向呈一定角度，该角度称之为柱间夹角，薄板附件2的竖向中心线与圆柱桥墩1的中轴线平行；