風致振動的行波壁仿生流動控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代橋梁跨度的不斷增大,橋梁結(jié)構(gòu)變得越來越柔,橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼也不斷降低。當橋梁在動力荷載作用下,其更容易產(chǎn)生振動,因此橋梁對風的敏感性不斷增加,大跨度橋梁結(jié)構(gòu)在風的作用下極易發(fā)生風致振動。風致振動成為大跨度橋梁設(shè)計不可忽略的控制因素之一,因此,開展風致振動的流動控制研究具有重要的意義。本文選擇一種新型的主動流動控制方法——行波壁仿生流動控制法,通過在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生柔性的行波壁,抑制邊界層的流動分離從而抑制結(jié)構(gòu)的風致振動。本文通過采用智

2、能材料/MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)技術(shù)來集成行波壁仿生控制系統(tǒng),選取了兩種智能材料驅(qū)動器:一種是壓電陶瓷驅(qū)動器,一種是離子聚合物金屬復(fù)合材料IPMC(IonicPolymerMetalComposites)驅(qū)動器;并且對壓電陶瓷驅(qū)動器集成的行波壁仿生系統(tǒng)進行了流動控制的風洞試驗,研究了該系統(tǒng)的流動控制效果。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　首先,選取THUNDER(THinUNimorph

3、DrivER)壓電陶瓷驅(qū)動器,測試了驅(qū)動電壓與其驅(qū)動位移之間的關(guān)系,并通過壓電陶瓷的本構(gòu)關(guān)系,對壓電陶瓷驅(qū)動器的驅(qū)動位移進行了理論計算,將計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行比較分析。
　　其次,用多個THUNDER壓電陶瓷驅(qū)動器,集成行波壁仿生控制系統(tǒng),分析行波壁系統(tǒng)主要參數(shù)的控制因素,并對該行波壁系統(tǒng)通過風洞試驗,研究其對邊界層流動分離的抑制效果,結(jié)果表明行波壁仿生系統(tǒng)對于流動控制有一定的效果。
　　然后,通過一定的制備工藝,制備了另