Page 217 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 王佳盈，等： 隔涡板对分体箱梁竖向涡振性能的影响及其作用机理研究 817

性，可发现前者下游断面各区域的脉动系数均大于 断面的表面风压分布相较于上游断面的分布表现出
后者的脉动系数， 其中，Z4 与 Z5 区域最为明显。基 更明显的非高斯特性。
于此现象，我们认为隔涡板主要通过影响下游断面
Z4 与 Z5 区 域 的 风 压 脉 动 ，从 而 影 响 断 面 的 振 幅 。
当开孔尺寸相同时，随着开孔率的增大，即开孔数量
增多，上下表面在槽间相互作用的点越多，从而增大
下游各区域压力脉动，进而放大断面振幅。对于相
同开孔率的隔涡板，当隔涡板的开孔尺寸小时，其相
互作用的点也相对较多，从而在下游断面产生更大
的压力脉动，进而导致更大的断面振幅。
偏度 S 作为高阶统计量，能够进一步地展现断
面不同区域表面风压分布特性。通常，当 S=0 时，
表面风压可以视作对称分布。为了进一步分析断面
图 14 不同区域峰态系数分布特性
表 面 风 压 的 离 群 特 性 ，各 区 域 表 面 风 压 的 偏 度 如
Fig. 14 Distribution characteristics of kurtosis in different
图 13 所示。当布置不同开孔尺寸的隔涡板时，上游
zones
断面的表面风压展现出相近的规律，各区域的偏度均
在 0 附近，表明上游断面各测点处风压整体呈现对称
分布，存在较小的离散性。对于下游断面，Z1、Z2 与 3 结 论

Z3 表现出与上游断面各区域相近的特性。然而，Z4
本文采用 1∶70 节段模型进行同步测振、测压试
与 Z5的表面风压存在显著离群性，展现出一定的非高
验，研究了不同开孔率及开孔尺寸的隔涡板对分体箱
斯特性，这一现象表明 Z4 与 Z5 区域相对其他区域更
梁竖向涡振性能的影响，分析了断面表面风压分布特
容易出现极值风压。峰度 K 作为另一个常见的统计
性的差异，并采用 1∶30节段模型试验分析了雷诺数对
量，常与偏度共同衡量数据的分布特性。图 14展示了
隔涡板抑振效果的影响。获得的主要结论如下：
上下游各区域表面风压的峰度。当采用不同开孔率
（1）在开孔率相同的情况下，d=20 mm 的隔涡
的隔涡板时，上游断面各区域表面风压的峰度均在 3
板较 d=10 mm 的隔涡板对分体箱梁竖向涡振性能
附近，表面风压的分布大致呈现出常峰态分布，但原
的提升更大。在开孔尺寸相同的情况下，随着开孔
断面则展现出相对明显的非高斯特性，即峰度明显小
率的降低，隔涡板对分体箱梁竖向涡振性能的提升
于 3。对于下游断面而言，当断面未振动时，断面各区
逐渐增强。
域的表面风压均呈现出常峰态分布，但当断面发生振
（2）高雷诺数下分体箱梁原断面的竖向振幅低
动时，下游断面各区域则展现出明显的非高斯特性。
于低雷诺数下原断面的竖向振幅。隔涡板的引入会
基于上述研究，不同隔涡板对断面的影响能够通过下
导致分体箱梁在高雷诺数下的竖向振幅大于低雷诺
游断面表面压力分布体现。当断面发生振动时，下游
数下的竖向振幅。同一雷诺数下，隔涡板对分体箱
梁竖向涡振的抑制效果与开孔率成指数关系。不同
开孔率下，断面最大振幅与开孔率呈线性关系。
（3）隔涡板在抑制分体箱梁竖向涡振中的具体
作用为：隔涡板孔数越多，中央开槽处相互作用的点
位也越多，导致下游断面产生的表面压力脉动越大，
进而恶化断面竖向涡振性能。
（4）在隔涡板的作用下，分体箱梁在振动时，下
游箱梁表面压力分布表现出明显的非高斯特性。

参考文献:

图 13 不同区域偏态系数分布特性 ［1］ LI J W， WU P， HAO J M， et al. Experimental and nu⁃
Fig. 13 Distribution characteristics of skewness in different merical studies on the two “lock-in” regions characteris⁃
zones tic of vertical vortex-induced vibration of Π-shaped com⁃