Calculateur de Fréquence d'Éveil
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Calcul du Fréquence de Sillage
La fréquence de sillage est un paramètre critique en dynamique des fluides et en génie structurel, souvent lié à la décollement de tourbillons autour des structures cylindriques. Lorsque la fréquence de sillage correspond à la fréquence propre d'une structure, cela peut entraîner une résonance et une défaillance structurelle potentielle, rendant sa surveillance essentielle.
Formule de Calcul
La formule permettant de calculer la fréquence de sillage en fonction du nombre de Strouhal (St), de la vitesse d'écoulement (v) et du diamètre du cylindre (D) est :
\[ \text{Fréquence de Sillage} = \frac{St \times v}{D} \]
Où :
- \(St\) est le nombre de Strouhal (sans dimension), généralement compris entre 0,2 et 0,3 pour les objets cylindriques.
- \(v\) est la vitesse d'écoulement en mètres par seconde (m/s).
- \(D\) est le diamètre du cylindre en mètres.
Exemple de Calcul
Pour un cylindre d'un diamètre de 0,5 m, une vitesse d'écoulement de 10 m/s et un nombre de Strouhal de 0,21, la fréquence de sillage est :
\[ \text{Fréquence de Sillage} = \frac{0,21 \times 10}{0,5} = 4,2 \, \text{Hz} \]
Cela indique la fréquence de décollement des tourbillons du cylindre dans l'écoulement.
Importance et Scénarios d'Utilisation
La compréhension de la fréquence de sillage est cruciale pour la conception de structures telles que les cheminées, les ponts ou les plates-formes offshore exposées à des fluides en écoulement tels que l'air ou l'eau. Les vibrations excessives dues à la résonance causée par le décollement de tourbillons peuvent entraîner une fatigue et une défaillance, raison pour laquelle les ingénieurs surveillent la fréquence de sillage pendant la conception.
FAQ courantes
-
Qu'est-ce que le nombre de Strouhal ?
- Le nombre de Strouhal est un nombre sans dimension décrivant les mécanismes d'écoulement oscillant, couramment utilisé pour calculer la fréquence de sillage.
-
Pourquoi la fréquence de sillage est-elle importante en ingénierie ?
- Si la fréquence de sillage s'aligne sur la fréquence propre d'une structure, cela peut entraîner une résonance, provoquant des vibrations susceptibles d'endommager la structure au fil du temps.
-
Comment peut-on réduire la fréquence de sillage ?
- L'ajustement de la géométrie de la structure, l'augmentation de sa rigidité ou le contrôle des conditions d'écoulement (par exemple, en ajoutant des ailettes ou des chicanes) peuvent contribuer à réduire la fréquence de sillage.
Ce calculateur fournit un outil essentiel aux ingénieurs pour déterminer facilement la fréquence de sillage et garantir la sécurité structurelle contre les vibrations induites par les tourbillons.