후멘교가 이상하게 흔들리는 이유는 사실 자동차의 공력과 관련이 있습니다

Text/Zhang Yi

노동절 연휴 마지막 날, 광둥성 후먼교가 헤드라인에 등장했습니다. 여러 언론보도와 현장 영상을 통해 5월 5일 오후 후먼교가 비정상적으로 흔들리고 있다는 사실을 알게 되었습니다. 교량 상판 전체가 파도처럼 일렁이고 흔들리는 모습이 한동안 조금 무섭게 보였습니다.

그리고 곧 다리가 이상하게 흔들리는 이유가 드러났다. 오늘 아침 일찍 광둥성 교통그룹이 발표한 보고서에 따르면, 전문가팀은 당초 교량의 진동은 특정 바람 환경 조건에서 교량에서 발생하는 교량 와류 진동 현상에 의한 것이며 구조적 안전에는 영향을 미치지 않을 것이라고 판단했습니다. 이후 사용 시 Humen Bridge의 내구성.

교량 와류진동의 주된 원인은 교량경간가드레일을 따라 연속적으로 설치된 수마가 강박스거더의 공기역학적 형상을 변화시키기 때문이다.

'물말'은 실제로 우리가 매일 길에서 흔히 볼 수 있는 것들이다. 아래 사진처럼 임시 장애물로 사용되는 중간에 물이 있는 플라스틱 속이 빈 구조물이다. 그리고 "공기역학적 형상"이라는 용어는 자동차 용어와 매우 유사하게 들립니다.

그러나 작은 물말들이 줄지어 서 있으면 실제로 바다를 건너는 다리가 비정상적으로 흔들릴 수 있다는 점은 여전히 ​​조금 인상적이다. 이 원리는 실제로 자동차의 공기역학과 다소 유사합니다. 자동차 개발이 공기역학에 응용된다는 것은 누구나 다 아는 사실인데, 항력계수라는 단어도 이를 반영한다.

자동차의 형상 설계를 통해 자동차의 바람이 불어오는 면적을 최대한 줄여야 하며, 동시에 공기가 최대한 가깝게 흐를 수 있도록 방향 전환에도 신경을 써야 한다. 더 빠른 풍속이 고르지 않은 표면을 만날 때 자동차의 운동 에너지를 소비할 뿐만 아니라 차체의 안정성에도 영향을 미치는 혼란스러운 와전류를 생성하기 쉽기 때문입니다.

운전 경험이 있는 사람이라면 속도가 50km/h 이상일 때 차창을 일부 열면 무작위로 머리카락을 따라다니는 바람을 느낄 수 있다. 얼굴에 방향이 불면 마치 소용돌이를 만드는 것과 같습니다. 물론 자동차에서 난기류가 주로 발생하는 부위는 세단의 뒷유리창이다.

그래서 자동차에 대한 일반적인 접근 방식은 오목면과 볼록면을 최소화하거나 일부 전면 서라운드, 펜더, 전면 및 후면 디퓨저, 섀시 가드 설치 등 공기 전환 설계를 수행하여 속도를 높이는 것입니다. 유량은 다운포스를 증가시키고 혼란스러운 공기 흐름을 방지합니다.

그러나 자동차와 달리 큰 교량이나 건물에 공기역학을 적용하는 주된 목적은 바람을 이용해 어떤 일을 하기 위한 것이 아닙니다. 대신, 우리는 건물에 대한 풍압과 바람의 공기 역학적 간섭을 줄이려고 노력합니다. 즉, 바람을 "무시"하거나 영향을 주지 않도록 노력하는 것은 일부 고층 건물과 해상 교량에 특히 중요합니다.

▲일본 토자키 대교의 복층 날개 설계

예를 들어 대형 건물을 건설하기 전에는 자동차나 비행기와 마찬가지로 풍동 테스트를 진행하는데, 그동안 많은 교량에서 또한, 충돌 방지 가드레일을 설계하거나 자동차의 펜더와 유사한 가드레일을 설계하여 공기 흐름을 전환시켜 공기 역학적 간섭을 줄일 것입니다.

Humen Bridge에서 생성된 "교량 와류 진동"의 전체 이름은 "교량 와류 유도 진동"이어야 합니다. 이는 평균 바람의 작용 하에서 견고한 웹 대들보 교량 주위에 흐름이 있음을 의미합니다. . 단면 뒤에서 교대로 발생하는 와류로 인해 발생하는 진동입니다.

인터넷에 떠돌고 있는 또 다른 이론인 '카르만 소용돌이 효과'는 사실 유체역학의 한 분야로, 그 제안자는 유명한 폰 카르만 씨이다. 그러나 '교량 소용돌이 진동' 현상은 '카르만 소용돌이 효과'와 유사해, 이번에 후멘교가 비정상적으로 진동한 이유를 둘 다 설명할 수 있다.

후멘대교에 일정한 풍속이 불면 높이 1.2m 높이의 물말들이 기류에 영향을 미쳐 다리를 가로지르는 기류가 주기적으로 두 개의 평행한 끈을 만들어 내며 역소용돌이를 일으킨다. 연속적인 와류는 주변 교량에 주기적인 힘을 생성합니다. 이 힘은 교량의 자연 진동에 가깝고 진동을 발생시키며 결과적으로 교량 자체의 진폭을 증폭시켜 결국 교량 데크에 영향을 미칩니다. 비디오는 왜곡 효과에 가깝습니다.

1.2m 높이의 물말과 결합된 '바람'만으로도 15km 길이의 바다를 가로지르는 다리가 흔들릴 정도다. 이것도 공기역학의 전형적인 응용이다.

본 글은 오토홈 체자하오 작성자의 글이며, 오토홈의 견해나 입장을 대변하지 않습니다.