平板渐近发散振动气动力特征的数值模拟研究

摘要

线性自激气动力模型已成功应用于大量大跨度桥梁.随着桥梁跨度的不断增大,桥梁在强风作用下的振幅将越来越大,线性自激气动力模型的局限将尤为明显.深入研究非线性自激气动力,对于研究颤振后状态及颤振灾变过程具有重要的意义.本文提出了一种基于CFD数值模拟和连续小波变换分析平板在渐近发散振动条件下的气动力特征。典型大振幅简谐强迫振动条件下平板升力系数、力矩系数的各主要频率成分及其振幅，与平板渐近发散振动分析结果吻合良好，说明该方法可以有效地预测平板在整个发散振动过程中气动力的频率组成及其振幅特性。平板在大振幅强迫振动条件下的升力和力矩系数有以下特征：以激励频率为主，相应的振幅与激励振幅的比值在激励振幅较小时基本呈线性增大，当激励振幅较大时该振幅比值则呈非线性减小；随激励振幅的增大，平板升力和力矩系数中有3倍及5倍激励频率成分出现，且基本随激励振幅呈非线性增大；扭转振动时的气动力非线性较竖向振动时的气动力非线性强。