Page 222 - 《振动工程学报》2025年第9期

2152 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

格栅的水箱液体晃动，建立了一种考虑阻尼格栅能 过碱化、氯乙酸化处理之后生成的一种纤维素基羧
量耗散的线性等效力学模型，评价了内置格栅的 TLD 甲基醚类衍生物，其分子结构如图 1(b) 所示。CMC-
性能；ZHANG 等 [4] 通过解耦分离 TLD 液面波高信号 Na 为白色或者淡黄色的粉末，易溶于水，其水溶液
分析了格栅参数对 TLD 阻尼性能影响；CASSOLATO [5] 具有一定的黏度，除此之外可用于制作建筑消防环
[6]
和 YU 等 开展了振动台试验，对格栅进行了参数化分 保灭火剂 [23] 和钢结构的防火涂料 [24] ，对结构灭火有
析。GOUDARZI 等 [7] 基于速度势公式和线性波动理 积极作用。利用电子天平称量 SA 和 CMC-Na，配置
论，建立了有挡板的水动力阻尼比解析模型；ZHONG [8] 不同浓度的溶液，采用数显旋转黏度计测量溶液黏
研究了安装挡板的矩形水箱的晃动机理，并利用实 度。试验所需化学试剂为海藻酸钠 (SA)、羧甲基纤
时混合实验评估了 TLD 的减振效果；JUNG 等 [9] 研究 维素钠 (CMC-Na)，两种试剂均为国药集团化学试剂
了挡板高度对晃动的影响；EVANS 等 [10] 分析了挡板 有限公司生产，其规格为分析纯。所需试验器材为精
位置对共振频率的影响。LOVE 等 [11] 进行了内置立 度 0.01 g、量程 600 g 的电子天平，力辰科技公司生产的
柱的 TLD 振动台试验；HUANG [12] 采用 CFD 数值模拟 NDJ-8S 式旋转型黏度计，以及容量为 1000 mL 的烧杯。
方法，分析了内置阻尼构件对 TLD 性能的影响规律。
COOH
学者们针对液体黏性对 TLD 晃动的影响进行了 5 O 6 O
5
研究。CASE 等 [13] 将边界层近似技术应用于驻波分 O 6COOH OH O OH OH
OH
4 1 4 1
析，认为层流边界层中的黏性耗散是产生阻尼的主
3 2 3 2
要原因；SCARSI [14] 进行了理论分析和试验测试，发 M G
(a) 海藻酸钠
现了矩形水箱的黏性阻尼可以降低液体的晃动响 (a) Sodium alginate
应；ZOU 等 [15] 通过试验研究了液体黏性对横摇晃动
CH 2 OR
性能的影响，发现随着黏性的增加，峰值压力减小， H
上升时间延长；AN 等 [16] 利用圆环形 TLD 对吊索进 O
H
行减振，比较研究了水和甲基硅油的减振性能，结果 OR H O
表明：增加黏性有利于吊索减振。研究人员也总结 n
了考虑黏性的 TLD 阻尼比解析公式，ABRAMSON [17] H OR R=H or CH 2 COOH
给出了圆形 TLD 阻尼比的经验公式，认为 TLD 阻尼 (b) 羧甲基纤维素钠
(b) Sodium carboxymethyl cellulose
比与圆形水箱半径、水深及黏度等参数有关；MIEDA
图 1 增稠剂分子结构式
等 [18] 认为圆形 TLD 阻尼比由水箱底部、顶部和侧面
Fig. 1 Thickener molecular structure formula
三部分阻尼比叠加而成，并给出了每部分的解析计
算公式。 试验时，配置 10 kg 水，称取一定重量的增稠剂，
已有针对液体黏性影响的研究，液体一般采用 充分溶解后取出一部分倒入 1000 mL 烧杯，选取合
硅油、甘油或葵花籽油等 [19-20] ，成本较昂贵。为此， 适量程的转子，安装在黏度计上，进行仪器整平，升
本文采用价格更低的增稠剂来增加纯水的黏性，研 降转子，直至转子液面标志与液面相平，打开开关，
究增稠剂对 TLD 固有特性的影响规律。首先测试 选择对应转子和适当转速，开始测量，待数据稳定后
了 2 类增稠剂对纯水黏性的影响；然后制作了 4 种 读取液体黏度，黏度计测试方法如图 2 所示。
类型的 TLD(圆形、矩形、圆环形、U 形)，进行振动台
试 验， 对 液 体 黏 性 、 水 深 比 、 激 励 频 率 比 、 激 励
幅值、放置时间等参数对 TLD 性能影响的规律进
行了研究；并通过 CFD 数值模拟研究了 TLD 尺寸的
影响。

1 增 稠 剂 浓 度 与 液 体 黏 度 关 系 测 试

在查阅相关文献的基础上，选取了国药海藻酸
钠和国药羧甲基纤维素钠两种增稠剂。其中，海藻
酸钠 [21] （SA）是一种存在于褐藻类植物以及细菌中的
图 2 黏度计测试示范
亲水性天然多糖，其分子结构如图 1(a) 所示，SA 为
Fig. 2 Viscometer testing demonstration
白 色 或 淡 黄 色 粉 末， 极 易 溶 于 水 形 成 黏 稠 状 的 溶
液。羧甲基纤维素钠 [22] (CMC-Na) 是纤维素依次经 试 验 测 量了 0%~1.0% 浓 度 增 稠 剂 水 溶 液 的 黏