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发生在虎门大桥的涡激共振

小明看到一则新闻：2020年5月，虎门大桥发生明显振动现象，引起了社会的广泛关注．国际桥梁专家分析主要原因是由于大桥发生涡激共振引起，大桥所在地区在春、夏季的主导风向是东南风向，刚好与虎门大桥（如题图）接近于垂直，这样的风向容易诱发涡激振动。

什么是“涡激振动”呢？小明带着疑问，通过查阅资料得知：在一定条件下，如图题图所示，流体流过阻碍物时，会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④……，这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快，另一侧流速慢，交替形成大小不同的压力，使阻碍物产生有规律的振动，即涡激振动。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关，其关系 （k为常数）。桥体异常振动是由于桥面上安装了1.4m高的临时护栏，在特定风环境条件下产生了涡激振动。当涡振的频率与大桥本身的固有频率相近时，大桥就会出现涡激共振，发生较为剧烈的振动。

人们利用涡激振动创造发明出很多有意思的东西，比如涡街流量计，该装置内有与电子设备相接的阻碍物，当流体通过阻碍物时发生涡振，输出与涡振频率相同的电压信号，利用涡振频率与流速相关的特性，间接获得管道内输出流体的流量，流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积。