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發(fā)生在虎門大橋的渦激共振小明看到一則新聞:2020年5月,虎門大橋發(fā)生明顯振動現(xiàn)象,引起了社會的廣泛關注。國際橋梁專家分析主要原因是由于大橋發(fā)生渦激共振引起,大橋所在地區(qū)在春、夏季的主導風向是東南風向,剛好與虎門大橋(如圖)接近于垂直,這樣的風向容易誘發(fā)渦激振動。
什么是“渦激振動”呢?小明帶著疑問,通過查閱資料得知:在一定條件下,如圖所示,流體流過阻礙物時,會在阻礙物上下兩側先后交替產(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)生旋渦的一側流速快,另一側流速慢,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,即渦激振動。渦振頻率f與阻礙物的特征寬度d和流體流速v有關,其關系f=kvd(k為常數(shù))。橋體異常振動是由于橋面上安裝了1.4m高的臨時護欄,在特定風環(huán)境條件下產(chǎn)生了渦激振動。當渦振的頻率與大橋本身的固有頻率相近時,大橋就會出現(xiàn)渦激共振,發(fā)生較為劇烈的振動。
人們利用渦激振動創(chuàng)造發(fā)明出很多有意思的東西,比如渦街流量計,該裝置內(nèi)有與電子設備相接的阻礙物,當流體通過阻礙物時發(fā)生渦振,輸出與渦振頻率相同的電壓信號,利用渦振頻率與流速相關的特性,間接獲得管道內(nèi)輸出流體的流量,流量為單位時間內(nèi)流體通過管道橫截面的體積。
(1)如圖所示橋與風向的關系,其中容易發(fā)生渦激振動的是 BB。
(2)自然界中產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象的情況很多,比如空氣穿過方形橋墩,云層飄過山峰等,請你再舉一個相關例子 河水流過礁石河水流過礁石。
(3)風沿著江面吹向大橋,當橋體上側產(chǎn)生渦旋時,橋體 下下(填“上”或“下”)側受到壓力大。
(4)安裝臨時護欄后,增大了橋體的 特征寬度特征寬度,使得相同風速下橋體的渦振頻率 減小減小(填“增大”或“減小”),當渦振頻率接近大橋固有頻率時,天橋即發(fā)生渦激共振。
(5)某水管的橫截面積為S0,阻礙物的特征寬度為d0。水流通過阻礙物時輸出的電壓信號頻率為f0。如不考慮阻礙物對流速的影響,則管道中水的流量Q為 S0f0d0kS0f0d0k。
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【考點】流體壓強與流速的關系.
【答案】B;河水流過礁石;下;特征寬度;減?。?div dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math">
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【解答】
【點評】
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