水激振動

水流運動激發的過水、擋水建築物或繞流物體的振動，由於此類振動通常都是線上彈性範圍內進行研究，故又常稱為水彈性振動。例如壓力鋼管、泄流閘閥、拱壩、進水塔、溢流廠房、護坦、消力墩、導牆、水輪機或水泵及葉片的振動等。近海建築物在波浪作用下發生的振動也是水激振動。這類振動常能積聚能量，導致結構物失穩或構件破裂。

基本介紹

• 中文名：水激振動
• 外文名：flow-induced vibration

解決方法

影響水激振動的因素較為複雜，過水建築物又形態多變，因此尚無普遍適用的規律可循。而解決實際問題的方法，基本上還是依靠模型試驗及原型觀測。中國最早進行彈性振動模擬試驗的工程實例是河南省三義寨人民躍進渠首的弧形閘門。

水工建築物振動的分類

(1)自激振動。結構物振動的能量來自水流，但水流的脈動卻是結構物振動的直接後果。例如閘門止水有漏水的縫隙使止水振動，而止水的振動可使水流產生脈動。

(2)自控振動。水流的脈動激髮結構物振動，而結構物的振動又對水流的脈動產生制約作用，這兩種作用達到平衡，使振動呈相對穩定狀態。如繞流物體後穩定的卡門渦街引起的物體振動。

(3)強迫振動。結構物的振動對水流脈動無明顯反饋作用。例如波浪激發的建築物振動，水躍激發的閘門振動等。

結構物（水工建築物）的動力試驗

雖然現在計算技術得到了很大發展，但動力試驗仍是解決水激振動的主要手段。一般通過結構動力試驗研究的主要內容為：

(1)確定結構物線上彈性範圍內的動力特性。如所有有意義的自振頻率和相應的振型，它們的阻尼值。這些動力特性可由模型試驗或由原型試驗求得。

(2)確定各種特定荷載下的動力反應。如動應力和位移等。原型結構的動力試驗主要有人工加振和利用自然振動兩種措施。模型試驗的動力試驗目前主要有激振器和振動台兩種方法。

水工建築物的水彈性試驗要求同時滿足“動荷載”輸入系統相似和結構動力回響系統相似，其結果將要求材料容重比尺等於1，彈性模量比尺等於模型幾何比尺，阻尼比比尺等於1，泊松比比尺等於1，併合理地選取模擬範圍，即邊界條件要求相似。要完整地滿足上述要求是相當困難的。一般只能使其中主要項目滿足相似要求。

文獻中也曾有人先將作用在水工結構物上的水流脈動載荷與結構物的自振特性分別定出，然後再用一般動力分析把二者結合起來從而得出水彈性振動特性，現在用這種辦法的已逐漸減少。