[发明专利]涡激振动抑制及减阻装置与涡激振动抑制及减阻方法

说明书

本发明提供了一种涡激振动抑制及减阻装置，包括环状本体和连接件，环状本体用于设置在圆柱形结构物的外围；环状本体的环孔的轴线与圆柱形结构物的轴线平行；环状本体具有贯穿其环壁的开口；环状本体与圆柱形结构物相对的内周面为第一弧面，第一弧面与圆柱形结构物的外周面之间存在过流间隙；连接件连接环状本体与圆柱形结构物。本发明还提供了一种涡激振动抑制及减阻方法。本发明利用第一弧面阻挡进入过流间隙内的顺风向的气流，使气流改变流动方向，沿环状本体的轴向向两端流动，既能抑制圆柱形结构物涡激振动，又能减小圆柱形结构物所受的阻力，并且环状本体结构简单、制作方便、生产成本低。

技术领域

本发明属于减小圆柱形结构物在流体作用下的气动阻力及抑制圆柱形结构物涡激振动技术领域，更具体地说，是涉及一种涡激振动抑制及减阻装置与涡激振动抑制及减阻方法。

背景技术

圆柱形结构物在气流的作用下会产生顺风向和横风向的力，即阻力和升力。当圆柱形结构物置于流场中时，一方面，其迎风面会产生正压，背风面产生负压，从而形成一个压力差使圆柱形结构物受到一个顺风向的阻力；另一方面，在圆柱形结构物的尾流区域会发生边界层分离，产生不断交替脱落的旋涡，对置于流场中的圆柱形结构物产生一个横风向的周期性的力，从而使圆柱形结构物发生振动并伴随有噪音，即发生涡激振动，当旋涡脱落频率与圆柱形结构物的固有频率接近时，圆柱形结构物的振幅会显著增大，此时圆柱形结构物发生涡激共振。长细比较大的圆柱形结构物对风荷载十分敏感，在较低风速时就会发生涡激共振，使圆柱形结构物发生疲劳破坏影响使用寿命。

涡激振动抑制措施主要有结构措施、机械措施、气动措施三大类，目前抑制圆柱形结构物涡激振动的气动方法已有很多种，如螺旋线、整流罩、行波壁等。但它们在使用过程中都存在一定的局限性，如缠绕螺旋线在抑制振动的同时会增加圆柱形结构物受到的阻力；整流罩能够在抑振的同时减小阻力，但其设计复杂，并且成本较高；行波壁结构复杂，成本高，不利于大面积推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡激振动抑制及减阻装置与涡激振动抑制及减阻方法，旨在解决现有技术中存在的利用气动方式抑制圆柱形结构物涡激振动结构设计复杂、结构成本高或圆柱形结构物所受阻力大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种涡激振动抑制及减阻装置，包括：

环状本体，用于设置在圆柱形结构物的外围；所述环状本体的环孔的轴线与所述圆柱形结构物的轴线平行；所述环状本体具有贯穿其环壁的开口；所述环状本体与所述圆柱形结构物相对的内周面为第一弧面，所述第一弧面与所述圆柱形结构物的外周面之间存在过流间隙；

连接件，连接所述环状本体与所述圆柱形结构物。

作为本发明的另一个实施例，所述开口的圆心角大于等于150°且小于等于240°。

作为本发明的另一个实施例，所述开口沿所述环状本体的轴向贯通。

作为本发明的另一个实施例，所述过流间隙的距离为0.2～0.3D，其中，D为所述圆柱形结构物的外径。

作为本发明的另一个实施例，所述环状本体的外周面为第二弧面，所述第二弧面的圆心与所述第一弧面的圆心重合。

本发明提供的涡激振动抑制及减阻装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明涡激振动抑制及减阻装置，环状本体只要求与圆柱形结构物相对的内周面为第一弧面，其他结构不做限定，使得其结构简单，制作成本低；环状本体通过连接件与圆柱形结构物连接，装配时，只要求环状本体的环孔的轴线与圆柱形结构物的轴线平行，其他部位的装配不做要求，使得装配方式简单便捷；