Differenza Instabilità - Risonanza...

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Valerio D'Alessandro
view post Posted on 7/1/2007, 14:39




Qualcuno sa spiegarmi, brevemente, che differenza c'è fra un fenomeno di instabilità
aeroelastica ed un fenomeno di risonanza associato a distacco di vortici?
In quali casi si possono riscontrare? Qual è il più gravoso dei due?
 
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Marco Bozza
view post Posted on 7/1/2007, 15:43




Il distacco dei vortici (vortex shedding) è solo uno dei fenomeni delle possibili cause di instabilità aeroelastica. Più precisamente i fenomeni di instabilità aeroelastica nell'Ingegneria del Vento sono 5:

Vortex Shedding e Lock-in
Oscillazioni per Galloping
Forze di Buffeting
Divergenza Torsionale
Flutter

La domanda andrebbe allora riformulata ad es. nel seguente modo: "Che differenza c'è tra l'instabilità per flutter e quella per vortex shedding?"

Nel FLUTTER accanto alle forzanti usuali nascono forze aerodinamiche auto-eccitate, che agiscono sul corpo in conseguenza del suo stesso moto, accoppiando i rispettivi moti del fluido e della struttura. Il fluido, imprimendo una forza, causa la deformazione della struttura, che di conseguenza provoca moti nel fluido e cambia la propria esposizione al flusso, con conseguente variazione delle forze esercitate dal fluido stesso. L'instabilità aeroelastica per flutter è un tipico fenomeno di auto-eccitazione di un sistema strutturale, che a causa del moto, estrae energia dal flusso fluido. Esso è un classico fenomeno di instabilità dinamica, dovuto all'accoppiamento tra i gradi di libertà del sistema.
Il flutter è un fenomeno molto pericoloso: il Tacoma Bridge crollò a causa del flutter con un vento che soffiava a velocità modesta.

Il VORTEX SHEDDING è un fenomeno aeroelastico nel quale, se un corpo è immerso in una corrente fluida subsonica, si forma una scia di vortici che si distaccano dal corpo stesso in modo alternato e non stazionario. Tale distacco genera delle forze di resistenza e di portanza variabili nel tempo, anche se la velocità della vena incidente ha intensità e direzione costante. Questo fenomeno di eccitazione si manifesta per quei profili che tendono a distaccare vena, ovvero per quei corpi che non hanno sezione di tipo alare, come ad esempio quelle circolari. Nel caso si verifichino particolari condizioni, la frequenza di distacco dei vortici può sincronizzarsi alla frequenza di risonanza della struttura, creando un sincronismo (Lock-in) che aumenta l'intensità della forza di portanza. Questo meccanismo di sincronismo di per se non causa problemi pericolosi, ma condiziona la resistenza della struttura a fatica e il suo utilizzo in esercizio.
E' importante specificare che il fenomeno del sincronismo, aumentando l'intensità delle forze alternate, può provocare vibrazioni di elevata ampiezza, che possono raggiungere cicli limiti dell'ordine delle dimensioni dell'oggetto stesso.
Dal punto di vista strutturale, la sezione circolare resta una delle più pericolose, non solo per le strutture snelle, ma anche per quelle più tozze: si ricorda a tal proposito l'incidente verificatosi nel 1965 alla centrale elettrica di Ferrybridge in Inghilterra, nel quale tre delle otto torri di raffreddamento furono completamente distrutte per effetto del vortex shedding.



 
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Valerio D'Alessandro
view post Posted on 8/1/2007, 00:48




Ti ringrazio per la risposta molto esauriente.
Per caso mi potresti segnale qualche link in cui è possibile trovare qualcosa
di analitico in merito. Ultimamente sono molto incuriosito da questi fenomemi

Ti ringrazio ulteriormente.
 
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Eversor83
view post Posted on 13/11/2010, 17:33




Potrei sbagliarmi, ma penso che instabilità e risonanza siano sostanzialmente lo stesso fenomeno visto da due punti di vista differenti:

Se trascuriamo per un momento lo smorzamento strutturale:

Il ponte in se stesso è un sistema stabile (si spera)

Il ponte va in risonanza se le forzanti ad esso applicate hanno la stessa frequenza dei suoi modi propri di vibrare, come nel caso dei vortici.

Al contrario il sistema ponte-vento è di fatto instabile in quanto uno spostamento minimo dalla posizione indeformata causa un rilascio di vortici alla frequenza di risonanza del ponte.

 
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3 replies since 7/1/2007, 14:39   1611 views
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