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螺旋线对斜拉索涡激振动特性影响的试验研究

湖南大学学报(自然科学版) 2023年第11期50卷 25-35页

作者：刘庆宽邵林媛孙一飞常幸韩鹏王仰雪省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为研究不同参数的螺旋线对斜拉索涡激振动特性和气动力的影响规律,进行了针对表面无螺旋线斜拉索和缠绕不同参数螺旋线斜拉索的节段模型风洞试验,螺旋线参数包括根数、直径和缠绕间距.结果表明:斜拉索表面缠绕1根螺旋线的涡激振动振幅... 详细信息

为研究不同参数的螺旋线对斜拉索涡激振动特性和气动力的影响规律,进行了针对表面无螺旋线斜拉索和缠绕不同参数螺旋线斜拉索的节段模型风洞试验,螺旋线参数包括根数、直径和缠绕间距.结果表明:斜拉索表面缠绕1根螺旋线的涡激振动振幅远大于2根或3根螺旋线;在亚临界雷诺数区,缠绕螺旋线斜拉索的平均气动阻力系数均小于无螺旋线斜拉索,最多可减小10.9%;缠绕2根螺旋线的斜拉索平均阻力系数整体比3根螺旋线小.斜拉索表面缠绕间距s=8D(D为斜拉索直径)的2根螺旋线时,缠绕直径d螺旋线的斜拉索涡激振动现象明显;d≥15 mm的螺旋线可显著降低斜拉索涡激振动响应幅值,其脉动升力系数相较于无螺旋线斜拉索有明显降低,证明缠绕大直径螺旋线对涡激振动响应控制的有效性.螺旋线的缠绕间距对斜拉索涡激振动的影响与螺旋线直径有关,当螺旋线直径较小时,缠绕间距对涡激振动的影响并不明显;当螺旋线直径较大时,间距的大小直接影响涡激振动的抑制效果.

关键词：斜拉索螺旋线涡激振动风洞试验气动力

梯形螺旋线对斜拉索上水线的影响及其减振效果研究

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振动与冲击 2022年第5期41卷 235-242,250页

作者：王剑戚永圣逯鹏吴金团关健乔浩玥天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点试验室天津300384 天津城建大学土木工程学院天津300384 中冶建筑研究总院有限公司北京100088 中国建筑股份有限公司技术中心北京101300

在滑移理论的基础上,通过COMSOL软件建立带有双螺旋线的斜拉索圆柱绕流模型,得到斜拉索的风压力系数和风摩擦系数。忽略斜拉索在横风向上的振动,通过改变风向得到在不同截面下带有双螺旋线的斜拉索受到的气动力,进而求得斜拉索的振动时... 详细信息

在滑移理论的基础上,通过COMSOL软件建立带有双螺旋线的斜拉索圆柱绕流模型,得到斜拉索的风压力系数和风摩擦系数。忽略斜拉索在横风向上的振动,通过改变风向得到在不同截面下带有双螺旋线的斜拉索受到的气动力,进而求得斜拉索的振动时程曲线及其频谱分析结果。结果显示,双螺旋线的存在抑制了水线在斜拉索表面的振荡,使得斜拉索在横风向受到的拉索气动力变化范围逐渐缩小,气动力的振荡频率远大于斜拉索的自振频率,降低了水线与斜拉索产生共振的可能性,从而抑制了斜拉索的风雨激振现象。

关键词：风雨激振气动减振螺旋线滑移理论水线

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输电塔圆钢管的涡激振动气动控制研究

自然灾害学报 2024年第2期33卷 187-196页

作者：陶亚光张博武鹏飞杨文瀚谢凯陈文礼刘光辉河南省电力线路舞动防治技术重点实验室国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

作为一种力学性能卓越的输电塔类型,钢管塔在工程中应用广泛。然而,当钢管塔材长细比较大且趋于水平布置时,钢管杆在风速较小时容易发生涡激振动。在长期运行过程中,这种持续反复的振动可能造成钢管塔构件的疲劳破坏,塔体结构一旦发生破... 详细信息

作为一种力学性能卓越的输电塔类型,钢管塔在工程中应用广泛。然而,当钢管塔材长细比较大且趋于水平布置时,钢管杆在风速较小时容易发生涡激振动。在长期运行过程中,这种持续反复的振动可能造成钢管塔构件的疲劳破坏,塔体结构一旦发生破坏,将直接威胁到电网的稳定运行。针对该问题开展研究,采用大尺寸真型钢管杆件,通过风洞试验分别研究了螺旋形扰流线和被动吹气套环2种涡激振动气动控制措施。分析不同螺旋线数量、螺距和不同孔厚、孔型对涡振控制效果的影响规律。研究结果表明:单螺旋线控制效果一般,三螺旋线最多可以削减97.7%的涡振,套环控制最多可以削减75.5%的涡振。文中使用足尺模型以满足雷诺数需求,实现更接近输电塔钢管真实环境的研究,为实际工程中钢管涡激振动抑制提供参考和借鉴。

关键词：输电塔钢管涡激振动风洞试验螺旋线被动吹气套环

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螺旋线行波管慢波结构及互作用研究

螺旋线行波管慢波结构及互作用研究

作者：吕俊中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

螺旋线行波管在军用和民用领域应用广泛,如电子对抗、雷达、卫星通信及精确制导等,具有小体积、宽频带、高增益和高效率等优点。本文研究了螺旋线行波管的高频慢波结构冷参特性,设计并研制了2～18GHz超宽带螺旋线行波管。论文的主要工... 详细信息

螺旋线行波管在军用和民用领域应用广泛,如电子对抗、雷达、卫星通信及精确制导等,具有小体积、宽频带、高增益和高效率等优点。本文研究了螺旋线行波管的高频慢波结构冷参特性,设计并研制了2～18GHz超宽带螺旋线行波管。论文的主要工作如下:1)研究周期不均匀慢波系统场的特性。基于螺旋线导电面模型和螺旋带模型,考虑螺旋线纵向周期性空间谐波的影响,利用场匹配法推导了无翼片加载高频慢波结构的色散和耦合阻抗特性。分析了管壳、翼片、夹持杆与螺旋带厚度对高频特性的影响,并与HFSS模型进行了对比。2)基于螺旋线导电面模型对扇形金属翼片加载结构进行了分析。由于一般理论模型中忽略了螺旋线结构纵向周期性的空间谐波的影响,因此加入对螺旋线纵向周期性空间谐波影响的考虑,使理论模型进一步精确。分析螺旋线区否考虑角向周期性空间谐波对色散特性和耦合阻抗的影响,改变不同的慢波结构参量计算,并与HFSS模型进行了比较。结果表明,考虑螺旋线区域的角向周期性的模型色散和耦合阻抗精度更高。3)对2～18GHz超宽带行波管的高频慢波结构进行了研究。（1）在反常色散特性的基础上引入非翼片加载段的正常色散特性,设计2～18GHz超宽带高频慢波结构。（2）基于反常色散特性的翼片加载结构,采用螺旋线螺距正-正-负跳变,设计2～18GHz超宽带高频慢波结构。仿真结果表明,两种方案全频带基波输出功率达到100W,二次谐波抑制比优于-3d Bc,为超宽带大功率器件的设计提供了理论基础。输出端螺距调整为正渐变分布,能够进一步优化低频段二次谐波抑制比,提高高频段饱和输出功率。基于第二种方案,进行了制管试验,测试结果表明该种方案设计可以抑制二次谐波。当电压占空比为50%时,2GHz二次谐波抑制比小于-1.78d Bc,基波功率有30W左右。当连续波条件时,3～4GHz二次谐波抑制比小于-1.8d Bc;5～9GHz二次谐波抑制比小于-5d Bc。10～12GHz输出功率大于100W;13～18GHz输出功率较小。

关键词：超宽带螺旋线慢波结构行波管翼片加载

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应用于相干成像的一种螺旋多芯光纤设计

光子学报 2024年第1期53卷 212-221页

作者：郑金虎徐炳生沈赫男于飞陈建上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海201800 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院杭州310024

用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动,为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计,通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间... 详细信息

用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动,为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计,通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型;根据变换光学基本原理,利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20μm的芯间距和20π/m的扭转率,共有6层91个纤芯,不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m;当弯曲半径大于5 cm时,芯间群时延差的变化小于32 fs/m,100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于−550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感,在相干成像中代替普通光纤束传递光场,有助于降低相干图像恢复方法的复杂度,可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。

关键词：多芯光纤相干成像串扰群时延螺旋线

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螺旋线镀膜对慢波组件散热性能影响的研究

电子与信息学报 2008年第8期30卷 2029-2032页

作者：韩勇刘燕文丁耀根刘濮鲲路春华王晓燕中国科学院电子学研究所

该文研究了镀膜螺旋线的使用对慢波组件散热性能的影响。估算了采用镀膜螺旋线后,组件散热能力的改善情况。利用ANSYS软件进行了计算机模拟热分析,分析了螺旋线采用镀铜膜,镀金膜,镀金刚石膜对慢波组件散热性能的影响。最后,对镀铜和镀... 详细信息

该文研究了镀膜螺旋线的使用对慢波组件散热性能的影响。估算了采用镀膜螺旋线后,组件散热能力的改善情况。利用ANSYS软件进行了计算机模拟热分析,分析了螺旋线采用镀铜膜,镀金膜,镀金刚石膜对慢波组件散热性能的影响。最后,对镀铜和镀金螺旋线的慢波组件进行了实验研究。实验结果与理论分析非常一致。

关键词：行波管螺旋线表面镀膜散热性能接触热阻

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螺旋线参数对斜拉索气动特性影响的试验研究

工程力学 2020年第S1期37卷 301-306页

作者：郑云飞刘庆宽战启芳刘训臣刘晓庆石家庄铁路职业技术学院石家庄050041 石家庄铁道大学风工程研究中心石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学四方学院石家庄051132

斜拉索的大幅振动问题,例如风雨振、干索驰振,是桥梁设计和研究人员关注的问题之一。为了防止风雨振的发生,在斜拉索表面设置螺旋线是一种常见措施。而在进行螺旋线直径、间距选取时,只关注其对风雨振的影响,未考虑对干索驰振的影响。... 详细信息

斜拉索的大幅振动问题,例如风雨振、干索驰振,是桥梁设计和研究人员关注的问题之一。为了防止风雨振的发生,在斜拉索表面设置螺旋线是一种常见措施。而在进行螺旋线直径、间距选取时,只关注其对风雨振的影响,未考虑对干索驰振的影响。为了明确不同螺旋线参数组合对风雨振、干索驰振振动特性的影响,通过风洞试验的方法,在风速6 m/s^50 m/s范围内,在有、无人工模拟降雨环境下对不同螺旋线参数组合斜拉索进行测振试验,得到斜拉索模型振幅随螺旋线参数的变化规律。研究结果表明:总体而言,设置螺旋线后,斜拉索振幅减小,但斜拉索的振幅并非随螺旋线直径单调改变,呈现先增大后减小的趋势,螺旋线直径增大到某一数值时,振幅最大,工程应用中应慎重选择螺旋线的直径;随着螺旋线间距的增大,斜拉索振幅逐渐减小,设置螺旋线后,干索驰振的振幅明显减小;对于同一间距,螺旋线直径改变对干索驰振的影响不明显,对于同一直径,螺旋线间距小于临界间距后,螺旋线间距的改变对干索驰振的影响不明显,螺旋线间距大于临界间距后斜拉索发生明显振动。

关键词：风洞试验斜拉索风雨振干索驰振螺旋线气动力

螺旋线对斜拉桥斜拉索横风向气动力和稳定性的影响

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振动与冲击 2019年第6期38卷 108-113页

作者：刘庆宽王晓江卢照亮胡波马文勇石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学工程力学系石家庄050043

在斜拉索表面缠绕螺旋线能有效抑制斜拉索风雨激振现象,但却改变了斜拉索的气动外形。为了研究不同螺旋线参数对斜拉索气动稳定性的影响,该试验通过自行设计的斜拉索测振试验系统,在风洞中对直径为120 mm的斜拉索模型和25种螺旋线斜拉... 详细信息

在斜拉索表面缠绕螺旋线能有效抑制斜拉索风雨激振现象,但却改变了斜拉索的气动外形。为了研究不同螺旋线参数对斜拉索气动稳定性的影响,该试验通过自行设计的斜拉索测振试验系统,在风洞中对直径为120 mm的斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行了刚性模型测振试验。分析了各工况下斜拉索平衡位置和平均升力系数随雷诺数的变化规律。结果表明:在相同螺旋线直径下,螺旋线缠绕间距越小,斜拉索模型的升力越小、平衡位置偏移量越小;在相同缠绕间距下,螺旋线直径越大,斜拉索模型的平均升力越小、平衡位置改变量越小;当缠绕间距越小或螺旋线直径越大,改变另一个参数对平衡位置偏移量产生的影响越小;当螺旋线缠绕间距越大,平衡位置稳定性越差。

关键词：螺旋线斜拉索雷诺数气动力气动稳定性

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螺旋线参数对斜拉索气动性能影响的试验研究

振动与冲击 2013年第20期32卷 179-183页

作者：薛晓锋李加武白桦王莹长安大学公路学院旧桥检测与加固技术交通行业重点试验室西安710064

给斜拉索缠绕螺旋线抑制风雨振的方式,改变了拉索的表面形态,必然会影响拉索的气动性能。在前人对风雨振机理研究的基础上,设计制作三维拉索节段模型,在长安大学风洞中利用皮托管、电子压力扫描阀、数据转换采集系统及自编程序进行了二... 详细信息

给斜拉索缠绕螺旋线抑制风雨振的方式,改变了拉索的表面形态,必然会影响拉索的气动性能。在前人对风雨振机理研究的基础上,设计制作三维拉索节段模型,在长安大学风洞中利用皮托管、电子压力扫描阀、数据转换采集系统及自编程序进行了二维流场下螺旋线参数对斜拉索气动性能的影响研究。结果表明:在拉索节段模型自由端2cm处放置端板可以很好的模拟二维流场;斜拉索表面的平均风压分布形态不随螺旋线参数的变化而变化,风压停驻点、上下气流分离点位置不受螺旋线参数的影响,螺旋线附近测点的风压有不规则突变;风阻系数随螺高减小、螺距增大而减小。

关键词：桥梁工程斜拉索三维模型二维流场风洞试验螺旋线风压分布气动性能