一种复合型液体阻尼器及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种复合型液体阻尼器，该阻尼器包括：阻尼器外壳及设置于所述阻尼器外壳内部的半球形液舱、多层弧形液舱、多层圆柱形液舱、底部环形液舱；且所述阻尼器外壳底部与待减振物体固定连接。本发明专利技术提供的阻尼器为多种几何结构液舱组合而成，节省了高耸结构物上的安装空间，且本发明专利技术设有环形隔板，将多层弧形液舱分隔为若干环形独立舱室，结合各舱室内装载不同属性液体，实现对各个舱室工作频率的灵活调整，使得本发明专利技术的具有较宽的减振频率范围。

A compound liquid damper and its application

The invention discloses a compound liquid damper, which comprises a damper shell and a hemispherical liquid tank, a multi-layer arc liquid tank, a multi-layer cylindrical liquid tank and a bottom annular liquid tank arranged inside the damper shell, and the bottom of the damper shell is fixedly connected with the object to be damped. The damper provided by the invention is composed of a variety of geometric structure liquid tanks, which saves the installation space on the high-rise structure, and the invention is provided with a ring diaphragm, which divides the multi-layer arc liquid tank into a number of ring-shaped independent compartments, and realizes the flexible adjustment of the working frequency of each compartment in combination with the loading of different attribute liquids in each compartment, so that the vibration reduction frequency range of the invention is wider Wai.

【技术实现步骤摘要】
一种复合型液体阻尼器及使用方法
本专利技术涉及高耸结构物减震领域，具体涉及一种复合型液体阻尼器及使用方法。
技术介绍
在一定速度下，风吹过任何非流线型结构时，都会在结构两侧交替地产生旋涡并从结构的表面脱离。对于高耸结构物(例如风力发电机组的塔筒、超高层建筑等)而言，这种交替发放的旋涡在结构物面上所诱发的压力差将导致结构物的周期性振动，若结构物的自振频率与漩涡的发放频率相接近，将会使结构物发生共振破坏。为了避免这种涡激振动对结构物产生灾难性破坏，工程上常采取的方法是在结构物上安装合适的阻尼器。其中，液体阻尼器具备结构简单、造价低等优点，应用最为广泛。目前的阻尼器主要是针对结构物的某一个主振频率能够起到减振作用，普遍具有减振适用频带窄的通病。而在实际工程中，高耸结构在不同的内外部环境载荷作用下振动响应频率通常存在较大差异。例如，当风从低速逐步增加的过程中，高耸结构的振动频率也依次从低阶向高价转变。此时，原本针对低阶振动起到抑制作用的阻尼器，不能对高阶振动起到较好的抑制效果。并且高耸结构在低频振动时，所配套的阻尼器内部液体运动速度较低，为了提高液体阻尼器对高耸结构的动能耗散效果，现有技术的阻尼器在结构设计时通常需要具备较大的几何尺寸，占用较大的高耸结构内部的空间。当前针对高耸结构的减振的常见液体阻尼器普遍存在减振作用的频率范围窄，占用结构空间的比例大、结构动能耗散率低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中的阻尼器减振适用频带较窄、占用结构空间较大的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种复合型液体阻尼器，该阻尼器包括：阻尼器外壳及设置于所述阻尼器外壳内部的半球形液舱、多层弧形液舱、多层圆柱形液舱、底部环形液舱；且所述阻尼器外壳底部与待减振物体固定连接；所述多层圆柱形液舱位于阻尼器的正中心，多层圆柱形液由多个圆柱形液舱叠加而成，且每个圆柱形液舱分别装载第一调谐液体；所述半球形液舱位于阻尼器顶部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述半球形液舱装载第二调谐液体；所述多层弧形液舱位于阻尼器中部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述多层弧形液舱的内部周向设有多个直径不同的环形隔板，将所述多层弧形液舱分隔为若干环形独立舱室，且所述若干环形独立舱室分别装载第三调谐液体；所述底部环形液舱的底部呈平面，顶部呈球面，所述底部环形液舱装载第四调谐液体。较佳地，所述半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱的外壁均周向等距设有若干固定件，将所述的半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱依次固定连接，振动时不会产生相对运动。较佳地，所述半球形液舱底部的曲率与所述多层弧形液舱顶部的曲率相同，所述半球形液舱底部与所述多层弧形液舱顶部紧密贴合。较佳地，所述多层弧形液舱底部的曲率与所述底部环形液舱顶部的曲率相同，所述多层弧形液舱底部的曲率与所述底部环形液舱顶部紧密贴合。较佳地，所述阻尼器外壳呈圆柱形，分别与所述的半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱紧密贴合。较佳地，所述多层圆柱形液舱的每层液舱分别装载的第一调谐液体选择不同属性的调谐液体，所述不同属性为密度和/或粘度不同。较佳地，所述若干环形独立舱室分别装载的第二调谐液体选择不同属性的调谐液体，所述不同属性为密度和/或粘度不同。较佳地，所述各个液舱的材质选择钢质材料或者树脂材料。较佳地，所述阻尼器外壳的材质选择钢质。较佳地，一种复合型液体阻尼器的使用方法，该方法包含如下步骤：S1：确定待减振物体的主要频率范围；S2：通过公式(1)和公式(2)的求解结果设置所述多层弧形液舱的各个环形隔板的半径和所述底部环形液舱的半径，以及所述环形独立舱室内部装载液体的深度；通过公式(3)和公式(4)的求解结果设置所述半球形液舱的半径，以及所述半球形液舱内部装载液体的深度；通过公式(5)和公式(6)的求解结果设置所述多层圆柱形液舱的半径，以及所述多个圆柱形液舱内部装载液体的深度；多层弧形液舱的工作频率与该舱室的液体深度的关系表达式如下：其中，fij为环形液舱的固有频率，g为重力加速度，R1为圆环的外径，h为从各舱室内部壁面基线处算起的液体深度，λij可通过求解下面贝塞尔函数式得到：半球形液舱的工作频率与该舱室的液体深度的关系表达式如下：其中，fi为球面形液舱的i阶固有频率，g为重力加速度，r球面的半径。定义无量纲参数x＝h/d，h为液体深度，d为球面直径。βi为x的函数，可通过求解下面多项式得到：β1≈12.1x5-24.2x4+18.7x3-6.22x2+1.27x+0.975β2≈-0.200x5+14.11x4-26.19x3+19.87x2-7.04x+3.28β3≈19.3x4-37.7x3+29.5x2-10.8x+4.50(4)圆柱形舱室的工作频率与该舱室的液体深度的关系表达式如下：其中，fij为环形液舱的固有频率，g为重力加速度，R为圆环的外径，h为从各舱室内部壁面基线处算起的液体深度，λij可通过求解下面贝塞尔函数式得到:S3：将所述多层圆柱形液舱装载第一调谐液体且封闭液舱，所述半球形液舱装载第二调谐液体且封闭液舱，所述多层弧形液舱装载第三调谐液体且封闭液舱、底部环形液舱内部装载第四调谐液体且封闭液舱；S4：将所述半球形液舱、多层弧形液舱、多层圆柱形液舱、底部环形液舱依次固定安装，彼此之间不会产生相对运动；S5：将上述固定连接后的各个液舱放置于阻尼器外壳内部，与阻尼器外壳呈嵌套关系，并将所述阻尼器外壳的底部与待减振物体固定连接，对待减振物体进行减振工作。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的一种复合型液体阻尼器，外部呈环形，内部形状为多种几何结构复合而成，节省了高耸结构物上的安装空间。相比传统的液体阻尼器，本专利技术减振频率范围更广。以风力机塔筒高耸结构的涡激振动为例，其一阶与二阶振动频率相差较大(一阶频率约0.2Hz，二阶频率约为1.0Hz)，传统的液体阻尼器频率作用范围窄，当设置一套针对一阶频率的液体阻尼器时，难以同时对二阶频率的振动起到抑制作用。而本专利技术提供的一种复合型液体阻尼器的作用频率范围可达到0.15Hz～1.5Hz，且本专利技术还可通过调整各舱室内装载液体的深度从而进一步调整该阻尼器的频率作用范围。本专利技术设有环形隔板，该环形隔板将所述多层弧形液舱分隔为若干环形独立舱室，该环形隔板的半径可根据公式(1)、公式(3)、公式(5)的求解结果对环形隔板设置合适的半径尺寸，结合在各舱室内装载不同属性液体，实现对各个舱室工作频率的灵活调整。附图说明图1为本专利技术的一种复合型液体阻尼器的结构示意图；图中：101-半球形液舱，102-多层弧形液舱，103-楔形块，104-楔形槽，105-阻尼器外壳，106-底部环形液舱，107-多层圆柱形液舱，108-隔板，109-调谐液体。图2(a)为本专利技术实施例的半球形液舱整体示意图，图2(b)为本专利技术实施例的半球形液舱的剖面示意图。图3(a)为本专利技术实施例的多层弧形液舱的整体示意图，图3(b)为本专利技术实施例的多层弧形液舱的剖面示意图。图4(a)为本专利技术实施例的底部环形液舱的整体示意图，图4(b)为本专利技术实施例的底部环形液舱的剖面示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型液体阻尼器，其特征在于，该阻尼器包括：阻尼器外壳及设置于所述阻尼器外壳内部的半球形液舱、多层弧形液舱、多层圆柱形液舱、底部环形液舱；且所述阻尼器外壳底部与待减振物体固定连接；所述多层圆柱形液舱位于阻尼器的正中心，多层圆柱形液由多个圆柱形液舱叠加而成，且每个圆柱形液舱分别装载第一调谐液体；所述半球形液舱位于阻尼器顶部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述半球形液舱装载第二调谐液体；所述多层弧形液舱位于阻尼器中部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述多层弧形液舱的内部周向设有多个直径不同的环形隔板，将所述多层弧形液舱分隔为若干环形独立舱室，且所述若干环形独立舱室分别装载第三调谐液体；所述底部环形液舱的底部呈平面，顶部呈球面，所述底部环形液舱装载第四调谐液体。

【技术特征摘要】
1.一种复合型液体阻尼器，其特征在于，该阻尼器包括：阻尼器外壳及设置于所述阻尼器外壳内部的半球形液舱、多层弧形液舱、多层圆柱形液舱、底部环形液舱；且所述阻尼器外壳底部与待减振物体固定连接；所述多层圆柱形液舱位于阻尼器的正中心，多层圆柱形液由多个圆柱形液舱叠加而成，且每个圆柱形液舱分别装载第一调谐液体；所述半球形液舱位于阻尼器顶部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述半球形液舱装载第二调谐液体；所述多层弧形液舱位于阻尼器中部，且包裹在所述多层圆柱形液舱的外周，所述多层弧形液舱的内部周向设有多个直径不同的环形隔板，将所述多层弧形液舱分隔为若干环形独立舱室，且所述若干环形独立舱室分别装载第三调谐液体；所述底部环形液舱的底部呈平面，顶部呈球面，所述底部环形液舱装载第四调谐液体。2.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱的外壁均周向等距设有若干固定件，将所述的半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱依次固定连接，振动时不会产生相对运动。3.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述半球形液舱底部的曲率与所述多层弧形液舱顶部的曲率相同，所述半球形液舱底部与所述多层弧形液舱顶部紧密贴合。4.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述多层弧形液舱底部的曲率与所述底部环形液舱顶部的曲率相同，所述多层弧形液舱底部的曲率与所述底部环形液舱顶部紧密贴合。5.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述阻尼器外壳呈圆柱形，分别与所述的半球形液舱、多层弧形液舱、底部环形液舱紧密贴合。6.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述多层圆柱形液舱的每层液舱分别装载的第一调谐液体选择不同属性的调谐液体，所述不同属性为密度和/或粘度不同。7.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述若干环形独立舱室分别装载的第二调谐液体选择不同属性的调谐液体，所述不同属性为密度和/或粘度不同。8.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述各个液舱的材质选择钢质材料或者树脂材料。9.如权利要求1所述的复合型液体阻尼器，其特征在于，所述阻尼器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友林，蒋勇，李华祥，张天明，曹广启，季剑，
申请(专利权)人：上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31