Page 175 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 8 期 胡传新，等： 典型箱梁竖向涡激气动力行波效应与抑振机理 1815

原始断面与增设气动措施断面振动频率下 1 阶 对应初始时刻不同， t 0‑origin、 t 0‑guide 和 t 0‑spoiler 分别表示原
SPOD 模 态 单 周 期 压 力 时 空 分 布 如 图 10 所 示 。 始断面、导流板断面和抑流板断面工况的 t 0 时刻，
图 10 中，t 0 表示所提取单周期的初始时刻，不同断面 T 为振动周期，A 为断面振动幅值。由图 10 可见，上
表面模态压力占主导地位，原始断面与导流板断面
下表面模态压力分布近似为线性，在后缘检修轨道
处突变，数值增大，增设导流板后，突变消失。除下
表面尾缘区域，原始断面与导流板断面上、下表面
SPOD 模态压力分布规律基本相同，表明导流板针
对基频模态主要影响下表面尾缘区域气动力分布。
在上表面，原始断面与导流板断面模态压力均
呈现波浪式变化，同时整体压力分布随时间推移向
来流方向移动，呈现明显的气动行波传播模式，同时
其空间分布近似为波浪式分布，波长约等于前、后缘

防撞栏杆之间距离，与 2.2 节相符。原始断面 t 0‑origin
时刻模态压力分布与导流板断面 t 0‑guide + 3T/4 时刻
基本相同，原始断面 t 0‑origin + T/8 时刻对应导流板断
面 t 0‑guide + 7T/8，以此类推。结合第 2 节可知，原始
断面与导流板断面上表面均存在显著的对应断面振
动频率的气动行波，其波长基本相等，约等于前、后
缘防撞栏杆之间距离。抑流板断面上、下表面模态
压力变化与原始断面、导流板断面均不同，分布较为
杂乱，表明抑流板抑制了上述气动行波产生。值得
注意的是，本文 SPOD 模态为统计平均意义上的压
力场特征模态重构与预测，并非完全反映原始压力
的瞬时分布。

4 涡激气动力时空功率谱

涡振时模型表面的压力时空分布场，可看作由
不同分离点激励产生的压力时空分布模式（气动行
波模式）的叠加，且不同压力时空分布模式（气动行
波模式）对应不同的激励机制。为进一步分离气动
力时空分布特征信息，对断面表面压力时空矩阵作
二维时空傅里叶变换，绘制表面压力时空功率谱，以
直观量化对应不同激励机制的气动行波模式。
选取断面上表面前、后缘人行道栏杆与下表面
断面底板测点气动力系数进行处理。由于断面表面
测点为非均匀布置，同时为提升波数域分辨率，对断
面表面瞬时修正压力分布进行分段三次埃尔米特插
值，插值点间隔为 0.001 m，上表面选取宽度 B up 为
1.75 m（前 、后 缘 人 行 道 栏 杆 之 间 ，无 量 纲 坐 标 为
−0.46~0.46），下表面选取宽度 B down 为 1.066 m（下
表面底板，无量纲坐标为−0.28~0.28），插值后时空
矩 阵 上 表 面 空 间 点 数 为 1751，下 表 面 空 间 点 数 为
图 10 原始断面与增设气动措施断面上、下表面基频 SPOD
1067，时间点数 N 为 6000，时间间隔为 0.01 s。对插
模态演变
值后的压力时空矩阵作二维离散傅里叶变换，实现
Fig. 10 The fundamental frequency SPOD mode evolution
of the upper and lower surface of the original section 时间‑空间域至波数‑频率域的转换。
and improved section with aerodynamic measures 上表面气动力时空功率谱如图 11 所示。图 11