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發(fā)生在虎門大橋的渦激共振2020年5月,虎門大橋發(fā)生明顯振動(dòng)現(xiàn)象,引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。國際橋梁專家認(rèn)為主要是由于大橋發(fā)生渦激共振引起的,大橋所在地區(qū)在春、夏季的主導(dǎo)風(fēng)向是東南風(fēng)向,剛好與虎門大橋(如圖甲)接近于垂直,這樣的風(fēng)向容易誘發(fā)渦激振動(dòng)。
什么是“渦激振動(dòng)”呢?如圖乙所示,在一定條件下,流體流過阻礙物時(shí),會(huì)在阻礙物的上下兩側(cè)先后交替產(chǎn)生有規(guī)則的反向旋渦①、②、③、④…,這一現(xiàn)象叫卡門渦街現(xiàn)象。產(chǎn)生旋渦的一側(cè)流速快,另一側(cè)流速慢,交替形成大小不同的壓力,使阻礙物產(chǎn)生有規(guī)律的振動(dòng),即渦激振動(dòng)。渦振頻率f與阻礙物的特征寬度d和流體流速v有關(guān),其關(guān)系為f=kvd(k為常數(shù))。橋體異常振動(dòng)是由于橋面上安裝了1.4m高的臨時(shí)護(hù)欄,在特定風(fēng)環(huán)境條件下產(chǎn)生了渦激振動(dòng)。當(dāng)渦振頻率與大橋本身的固有頻率相近時(shí),大橋就會(huì)出現(xiàn)渦激共振,發(fā)生較為劇烈的振動(dòng)。
(1)如圖所示的橋與風(fēng)向的關(guān)系中,容易發(fā)生渦激振動(dòng)的是 BB。
(2)自然界中產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象的情況很多,下列例子中與此現(xiàn)象相同的是 BCBC(多選)。
A.茶壺蓋上鉆有小孔
B.云層飄過山峰
C.河水流過礁石
D.用高壓鍋?zhàn)鲲?br />(3)風(fēng)沿著江面吹向大橋,當(dāng)橋體上側(cè)產(chǎn)生渦旋時(shí),橋體 上上(選填“上”或“下”)側(cè)受到的壓力大。
(4)安裝臨時(shí)護(hù)欄后,增大了橋體的 特征寬度特征寬度,使得相同風(fēng)速下橋體的渦振頻率 減小減小(選填“增大”或“減小”),當(dāng)渦振頻率接近大橋的固有頻率時(shí),大橋發(fā)生渦激共振。
k
v
d
【考點(diǎn)】流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系.
【答案】B;BC;上;特征寬度;減小
【解答】
【點(diǎn)評】
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