大跨度懸索橋顫振特性風(fēng)洞試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、現(xiàn)代大跨度懸索橋正朝著超大跨度、極度輕柔的方向發(fā)展,風(fēng)致振動(dòng)問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,以大跨度懸索橋——寸灘長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ瘫尘?,采用風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬兩種研究方法對(duì)其顫振特性進(jìn)行研究,研究工作包括顫振導(dǎo)數(shù)的識(shí)別以及顫振臨界風(fēng)速的求解。其中寸灘長(zhǎng)江大橋的主梁又是少見(jiàn)的寬高比為12的寬體式扁平鋼箱梁,通過(guò)研究總結(jié)部分寬體式扁平鋼箱梁的顫振特性發(fā)展規(guī)律,為今后類似的實(shí)際工程和相關(guān)研究工作提供參照。具體的研究工

2、作包括以下內(nèi)容:
  (1)首先是基礎(chǔ)理論推導(dǎo),包括顫振導(dǎo)數(shù)基本理論和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)基礎(chǔ)理論,分析得到理想平板顫振導(dǎo)數(shù)的Theodorsen理論解,以及顫振導(dǎo)數(shù)的自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)兩種識(shí)別方法,同時(shí)說(shuō)明本文所采用的FLUENT軟件數(shù)值模擬計(jì)算過(guò)程以及計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)的選取,并推導(dǎo)顫振臨界風(fēng)速的計(jì)算方法;
 ?。?)采用FLUENT軟件應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法首先對(duì)理想平板的顫振導(dǎo)數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,編制UDF程序利用

3、動(dòng)網(wǎng)格原理,獲得豎向和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)力時(shí)程數(shù)據(jù),編制MATLAB程序根據(jù)最小二乘法原理識(shí)別得到8個(gè)顫振導(dǎo)數(shù),并與理想平板的Theodorsen理論解進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算程序的可行性;
 ?。?)對(duì)主梁節(jié)段模型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)并制作風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)P停谶吔鐚语L(fēng)洞中進(jìn)行顫振性能試驗(yàn),直接對(duì)施工態(tài)和成橋態(tài)的顫振臨界風(fēng)速進(jìn)行測(cè)定,同時(shí)采用自由振動(dòng)法識(shí)別顫振導(dǎo)數(shù),通過(guò)采集豎向和扭轉(zhuǎn)的位移時(shí)程數(shù)據(jù),并編制MATLAB程序根據(jù)最小二乘法原理識(shí)別主梁

4、斷面兩個(gè)自由度方向的8個(gè)顫振導(dǎo)數(shù);
 ?。?)同時(shí)采用FLUENT軟件對(duì)主梁節(jié)段模型的顫振導(dǎo)數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析得到顫振導(dǎo)數(shù)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,并依據(jù)Scanlan顫振臨界風(fēng)速計(jì)算方法求解主梁斷面的顫振臨界風(fēng)速值,同時(shí)以寬體式扁平鋼箱梁斷面為基礎(chǔ),通過(guò)改變氣動(dòng)外形來(lái)研究其附屬結(jié)構(gòu)、不同欄桿透風(fēng)率以及導(dǎo)流板等對(duì)顫振性能的影響,最后將CFD數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)兩種方法獲得的顫振導(dǎo)數(shù)和臨界風(fēng)速計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比;
 ?。?)采用有限元軟件

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