Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche

Presentazione sul tema: "Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche"— Transcript della presentazione:

1 Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche
GRUPPO DI MECCANICA APPLICATA 18-19 giugno 2004 Stato della Ricerca La ricerca nel Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano: PROGETTO PRIN Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche POLIITECNICO DI MILANO

2 La ricerca nel Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche coordinatore nazionale e locale: prof. Giorgio Diana Obiettivi della ricerca: Analisi delle vibrazioni indotte dal distacco di vortici al variare dei seguenti parametri: Effetto di bloccaggio Turbolenza Modo di vibrare Rapporto di allungamento Formazione del fascio Valutazione dell’efficienza dei dispostivi smorzanti

3 La ricerca nel Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche UNITA’ OPERATIVE Politecnico di Milano (Dipartimento di Meccanica) Politecnico di Milano (Dipartimento di Ingegneria Idraulica, Ambientale e del Rilev. Università di Brescia (Dipartimento di Ingegneria Meccanica) Università di Genova (Ingegneria Strutturale e Geotecnica) Cofinanziamento MIUR: EUR Quota Ateneo: EUR Totale: EUR

4 La ricerca nel Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano
Unità operativa: Dipartimento di Meccanica Politecnico di Milano Analisi sperimentale delle vibrazioni indotte dal distacco di vortici su strutture cilindriche ad alto allungamento: Cilindro singolo Coppia di cilindri Obbiettivi della ricerca: Ampiezza dell’intervallo di sincronizzazione Ampiezza del ciclo limite Energia introdotta dal fluido Analisi anemometriche in scia Analisi del comportamento al variare del modo di vibrare

5 Modello e set-up sperimentale: cilindro singolo
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Caratteristiche principali modello: Diametro aerodinamico m Lunghezza m Massa lineica kg/m Tiro N Prima frequenza propria Hz Strumentazione: 2 accelerometri cross-flow (1/4 e 1/3 campata) 2 accelerometri in-line (1/4 e 1/3 campata) 2 Tubi di pitot 2 Anemometri a filo caldo doppia componente 1 Anemometro a filo caldo monocomponente

6 Modello e set-up sperimentale: coppia di cilindri
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Strumentazione: 4 accelerometri cross-flow (1/4 1/3 campata 2U.W. 2D.W.) 4 accelerometri in-line (1/4 1/3 2U.W. 2U.W.) 2 Tubi di pitot 2 Anemometri a filo caldo doppia componente 1 Anemometro a filo caldo monocomponente Interasse mm (10 diametri) Angolo di attacco ° Prima frequenza propria Hz

7 Programma sperimentale
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Prove di regime progressivo  Ampiezze di vibrazione Prove di regime progressivo  Ampiezze campi di sincronismo Prove di build-up  Energia introdotta Modi di vibrare indagati : Primo e secondo per il cilindro singolo Primo e secondo con cilindri in fase e in controfase per il binato Per tutti i tipi di prova analisi dei segnali anemometrici

8 Intervalli di lock-in: primo e secondo modo di vibrare
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Intervalli di lock-in: primo e secondo modo di vibrare Cilindro singolo Condizioni di regime progressivo Il secondo modo non presenta la biforcazione e mostra in maniera meno marcata la presenza dell’isteresi

9 Calcolo della potenza introdotta
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Calcolo della potenza introdotta La potenza è calcolata utilizzando il decremento logaritmico e utilizzando lo smorzamento funzione dell’ampiezza: Incertezze nel calcolo della potenza legate allo smorzamento strutturale, al tipo di modello (rigido o deformabile) e al modo di vibrare considerato

10 Confronto con i dati di letteratura
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Confronto con i dati di letteratura Modelli flessibili Modelli sezionali Presente lavoro Modello flessibile Presente studio

11 Confronto tra i differenti modi di vibrare eccitati
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Confronto tra i differenti modi di vibrare eccitati Stessa potenza introdotta per i tre modi di vibrare

12 Binato: intervalli di lock-in, primo modo in fase e controfase
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Binato: intervalli di lock-in, primo modo in fase e controfase Moto in fase: Ampiezza degli intervalli di sincronizzazione maggiore che nel caso del singolo Fase tra spostamento e segnale anemometrico fortemente legata alla ampiezza di vibrazione Moto in controfase: L’anemeometro posto tra I cilindri mostra un andamento della fase molto diverso rispetto al caso del moto in fase, la fase del vortice sul secondo cilindro determina l’eccitazione del modo in fase o in contofase.

13 Binato: potenza introdotta
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture meccaniche Binato: potenza introdotta Singolo vs. binato: La potenza introdotta segue la stessa legge in funzione dell’ampiezza di vibrazione sia per il cilindro singolo sia per la coppia di cilindri Differenti modi binato: Come per il cilindro singolo l’energia introdotta non cambia al variare del modo di vibrare eccitato.