封闭式单向张拉膜结构气弹失稳机理研究

在均匀流场中进行了封闭式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验，考察了膜预张力和来流风速对结构振幅、振动模态和总阻尼比的影响，以及膜面位移与膜上方流场的频谱相关性，分析了封闭式膜结构的气弹失稳机理，给出了气弹失稳无量纲临界风速。研究结果表明：低风速下(无量纲风速小于1.2时),流场中的旋涡主频远低于结构基频，结构以受迫振动为主；随着风速增大，流场中出现与结构2阶反对称模态频率接近的旋涡，导致结构发生以2阶模态大幅振动为特征的涡激共振，且在无量纲风速不小于1.2的风速范围内出现振动锁定现象，结构总阻尼比迅速衰减接近0。由此可认为，封闭式膜结构的气弹失稳由涡激共振引起，结构振幅的突然增大、主导振动模态的突然改变以及总阻尼比的突然减小为其主要特征；气弹失稳无量纲临界风速约为1.2。