闭口流线型箱梁涡激力展向相关性研究

摘要

本文简要介绍了国内外桥梁发生涡激振动的情况，综述了桥梁结构涡激振动研究现状，然后采用风洞试验和数值模拟相结合的方法对大跨度桥梁主梁结构涡激力展向相关性进行研究。本文主要内容有：
　　1.于Scanlan经验线性模型、Scanlan经验非线性模型和Larsen广义经验模型，编写了相应的各模型气动力参数识别程序。
　　2.过江顺大桥主梁刚性节段模型涡激振动试验，得到其涡激振动锁定区间和不同振幅下的衰减曲线。分别用三种半经验模型识别其涡激振动锁定区内不同振幅下涡激力模型的气动参数，并对其识别精度进行验算。
　　3.简要综述涡激力展向相关性研究现状的基础上，进行了江顺大桥主梁刚性节段模型涡激振动测压试验。研究表明：涡激力的相关性随涡激振幅的增大而增大的，但最大振幅时并非涡激力相关性最大时，在锁定区左半段和右半段涡激力的展向相关性受振幅的影响程度不一样。
　　4.用Fluent对圆柱、π型断面和江顺桥主梁断面结构进行二维数值模拟，所得的涡激振动的锁定区间和涡激振动振幅与已有风洞试验结果吻合较好。采用ICEM建立江顺桥主梁断面结构三维模型并沿其展向布置六排测压孔，然后采用Fluent对其进行静止绕流数值模拟。计算结果表明：三维模型三分力计算结果与二维模型三分力计算结果接近；升力和扭矩沿展向的相关系数随着展向距离的增大而减小，且升力的相关性要比扭矩的相关性大。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 国内外桥梁发生涡激振动的情况

1.2 结构涡激振动研究现状

1.2.1 桥梁结构涡激振动研究现状

1.2.2 结构涡激力模型

1.2.3 结构涡激动振动数值模拟

1.2.4 涡激力展向相关性研究现状

1.2.5 结构涡激振动展向相关性控制措施研究现状

1.3 本文的研究内容

1.3.1 论文背景

1.3.2 论文完成的主要工作

第2章 涡激力模型气动参数识别方法

2.1 Scanlan经验线性模型

2.1.1 涡激振动运动方程

2.1.2 气动参数识别方法

2.2 Scanlan经验非线性模型

2.2.1 涡激振动运动方程-

2.2.2 锁定区气动参数识别方法

2.3 Larsen广义经验模型

2.3.1 Larsen广义涡激力模型

2.3.2 涡激振动稳态响应计算及气动参数识别

2.3.3 涡激振动瞬态响应计算及气动参数识别

2.4 本章小结

第3章 涡激力气动参数试验识别

3.1 江顺大桥主梁节段模型涡激振动试验

3.1.1 工程背景介绍

3.1.2 风洞试验研究

3.1.3 风洞试验结果

3.2 涡激力气动参数识别

3.2.1 Scanlan经验线性模型

3.2.2 Scanlan经验非线性模型

3.2.3 Larsen广义经验模型

3.3 本章小结

第4章 展向相关性研究

4.1 相关性定义

4.1.1 相关系数

4.1.2 相干函数

4.2 相关性的影响因素

4.2.1 结构振动机制的影响

4.2.2 紊流度的影响

4.2.3 涡振振幅的影响

4.3 相关性试验研究

4.3.1 展向相关系数

4.3.2 展向相干函数

4.4 本章小结

第5章 涡激振动数值模拟

5.1 涡激振动数值模拟计算

5.1.1 研究现状

5.1.2 控制方程及计算方法

5.2 钝体断面的涡激振动数值模拟

5.2.1 计算断面及参数

5.2.2 计算区域及网格划分

5.2.3 静止绕流模拟结果

5.2.4 涡激振动计算结果

5.3 江顺桥主梁二维涡振数值模拟计算

5.3.1 计算区域及网格划分

5.3.2 静止时主梁绕流模拟结果

5.3.3 主梁涡激动振动模拟结果

5.4 江顺桥主梁三维静止绕流数值模拟计算

5.4.1 计算区域及网格划分

5.4.2 静止时主梁绕流模拟结果

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录及科研项目)

致谢