LDV技术用于测量振动圆柱尾迹.pdfVIP

第s惫 第2期 气 动 实 验 与 测 量 控 和 9oi．3No．2 AERoDY A ：IC ￡XPERIMENT ^ND 1989年6月 MEASUREMENT ＆ CONTROL LDV技术用于测量振动圆柱尾迹 夏 雪 湔 (北京航空航天大学) 沈 熊 干乖生 于金风 (清华 大学) 摘要 本文应用LDV技术在水槽中初步研究了静止和振动圜桂的尾迹特性。测量 丁尾述中涡的脱落频率，振动圆挂与尾迹涡系统的频率锁定特性，静止及吼锁定额率振 动 的圆柱尾迹中的平均速度和湍流度分布等，其结果与用热线技术测量的相符 关髓调 LDV技术，茈致振动，风工程。 一 、 引 言 流致振动 问题广泛的存在于工程实际问题之中。在风工程、海洋工程，核反应堆、 化学工程及航空航天等领域都可能出现流动致振的现象，在历史上也已造成过某些工程 严重的破坏性事故。因此，对于流致振动的机理研究在国外已受到相当重视，近 些 年 来，在我国也已展开了这方面的研究。流致振动课题的研究需要作动态测量，以往这方 面的实验研究大多采用热线技术 随着流动显示技术的发展，水槽设备的使 用 日趋 广 泛，考虑到热线和热膜测量技术应用于水中测量不如 LDV技术来得方便，故本文应用 LDy技术于振动物体尾连的测量。所得实验结果与其它作者n·“”用热线所测得特性 相符。本实验为进一步应用激光涌速技术于流致振动的机理研究取得了经验。 二、实验设备、装置、模型和方法 实验在清华大学力学系激光测速实验室的水槽中进行。水槽试验段截面为300ram× 300mm，长 6mo 振动圆柱的实验装置如图l所示。激振器的振动通过薄铜板而传给振动框架、该框 架由有机玻璃片与圆柱组成，圆柱和框架系统作为一个整体一起振动。这种装置可E工通 奉文于 1988年 lO月 “吕收到 过改变铜板的厚度来调整澈振装置的固有 频率，使得实验中将采用的 圆柱振动频率 可以避开激振装置的固有频率 及 其 整 数 倍 。激振频率和振幅可以调节，用加速度 计测量频率和振幅大小。本次实验中振幅 分别为 0．67D．1．0D 及 1．33D 。 圆柱 直径 D=3mm，- 220mm 。 振动圆柱尾迹特性采用清华大学力学 系数光测速组 自制的 一 维 He一Ⅳ。激 光 铡速仪进行测量。激光测逮仪光路和信号 处理系统见图2。为了适应尾迹中的高动 态范围和伴随有反 向流动的非定常流动特 点，采用一维差动式频移激光测速光路。 图1振动圆柱的实验装置 ● 匿 2 激光莉速光路和信号处理系绕 像靠频移频率 ，。和 ，。的配制，可得到所需的频移量 ，。。具有频移装置的多普 勒 信 号频率为； “+，。 ^ 式中 ，。=／．。一 ／ 为光束半角，z为激光波长， “为沿水槽纵向的速度分量。 频率跟踪器用来处理多普勒信号。数字频率计用来记录其频率输出，得到 平 均速 度。存贮示波器和磁带记录仪分别用来记录模拟输出的波形，它表示了尾迹 中速度变化 的瞬时波形。进一步通过