POLITECNICO DI MILANO Facolt

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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

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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 dellefficienza dei dispostivi
  smorzanti

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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 103.100
• Quota Ateneo EUR 44.200
• Totale EUR 147.300

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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 dellintervallo di sincronizzazione
• Ampiezza del ciclo limite
• Energia introdotta dal fluido
• Analisi anemometriche in scia
• Analisi del comportamento al variare del modo di
  vibrare

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Modello e set-up sperimentale cilindro singolo
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Caratteristiche principali modello Diametro
aerodinamico 0.055 m Lunghezza 12.3 m Massa
lineica 0.89 kg/m Tiro 7000
N Prima frequenza propria 3.77 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
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Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Modello e set-up sperimentale coppia di cilindri
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 550 mm (10 diametri) Angolo
di attacco 0 Prima frequenza
propria 3.6 Hz
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Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Programma sperimentale

• 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

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Intervalli di lock-in primo e secondo modo di
vibrare
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Cilindro singolo Condizioni di regime
progressivo Il secondo modo non presenta la
biforcazione e mostra in maniera meno marcata la
presenza dellisteresi
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Calcolo della potenza introdotta
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
La potenza è calcolata utilizzando il decremento
logaritmico e utilizzando lo smorzamento funzione
dellampiezza
Incertezze nel calcolo della potenza legate allo
smorzamento strutturale, al tipo di modello
(rigido o deformabile) e al modo di vibrare
considerato
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Confronto con i dati di letteratura
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Modelli flessibili
Modelli sezionali
Presente lavoro
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Confronto tra i differenti modi di vibrare
eccitati
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
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Binato intervalli di lock-in, primo modo in fase
e controfase
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
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 Lanemeometro
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 leccitazione del modo in fase o in
contofase.
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Binato potenza introdotta
Vibrazioni indotte da fluidi in strutture
meccaniche
Singolo vs. binato La potenza introdotta segue
la stessa legge in funzione dellampiezza di
vibrazione sia per il cilindro singolo sia per la
coppia di cilindri Differenti modi binato Come
per il cilindro singolo lenergia introdotta non
cambia al variare del modo di vibrare eccitato.