基于振动翼栅流场测力试验的桥梁断面气动导纳识别方法

摘要

本文以研究桥梁抖振力气动导纳函数为目的，在大气边界层风洞中开发了一款紊流模拟装置，并提出了一种新的气动导纳识别方法，通过流场测量和对典型桥梁断面的高频天平测力试验，利用试验结果研究了流场的性能以及新方法的识别效果。主要工作包括以下几个方面： 1．以同济大学大气边界层TJ—2号风洞为背景，开发了振动翼栅脉动流场，研究了振动翼栅装置产生流场的脉动特性、简谐特性、脉动强度均匀性等流场特性。通过翼栅以单一频率振动，能够产生以翼栅振动频率为基频，多个倍频共存的有限多频合成简谐波脉动风速，且脉动风在w方向的脉动较大，在u方向和v方向的脉动较小。 2．通过对准平板气动导纳节段模型高频天平测力试验，研究了等效气动导纳识别法和交叉谱法这两种典型气动导纳识别方法的效果，发现等效导纳法在零度攻角时的识别值较接近Sears函数，但无法分离导纳分量，而交叉谱法虽然能够分离导纳分量，但识别效果较差，且自功率谱模拟偏差较大。 3．在对传统气动导纳识别方法优点分析的基础上，提出了一种基于振动翼栅脉动流场测力试验的气动导纳识别新方法，自谱—交叉谱总体最小二乘法，通过对准平板气动导纳的识别及与理论结果的比较，验证了这一气动导纳识别新方法的可行性。 4．以扁平双边肋主梁断面为例，把本文提出的这一气动导纳识别理论和试验方法，应用到了实际桥梁断面的气动导纳识别上，并研究了不同试验参数对识别结果的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究动机

1.2研究目标

1.3气动导纳识别

1.3.1气动导纳识别理论

1.3.2气动导纳的识别方法

1.3.3测量抖振力功率谱的试验方法

1.4论文布局

技术路线图

第2章振动翼栅的设计

2.1振动翼栅介绍

2.2振动翼栅的静力学性能

2.2.1翼栅断面模型的三分力试验

2.2.2翼栅中轴曲度分析

2.2.3传动滑块静力学分析

2.3振动翼栅的运动特性

2.4振动翼栅的工作特点

2.5本章总结

第3章振动翼栅流场脉动特性研究

3.1脉动流场模拟试验介绍

3.2脉动流场的特性

3.2.1脉动流场的简谐特性

3.2.2脉动流场均匀性研究

3.2.3振动翼栅脉动流场的紊流尺度

3.3试验参数对流场特性的影响

3.3.1风速和巽栅振动频率对模拟流场的影响

3.3.2翼栅振幅对模拟流场的影响

3.3.3翼栅组相位差对模拟流场的影响

3.4本章总结

第4章传统气动导纳识别方法

4.1试验介绍

4.2等效气动导纳识别法

4.2.1等效气动导纳识别法的基本原理

4.2.2计算分辨率对识别结果的影响

4.2.3不同振幅对气动导纳识别的影响

4.2.4不同风攻角对气动导纳识别的影响

4.3交叉谱识别法

4.3.1交叉谱识别气动导纳的基本原理

4.3.2交叉谱法识别的试验研究

4.3.3 交叉谱法识别效果的自功率谱检验

4.4本章总结

第5章自功率谱-交叉谱总体最小二乘识别法

5.1理论基本原理介绍

5.2计算分辨率对气动导纳识别结果的影响

5.3自功率谱残量项权重对气动导纳识别结果的影响

5.4最小二乘法的识别效果

5.5翼栅振幅对导纳识别结果的影响

5.6模型风攻角对导纳识别结果的影响

5.7与等效导纳识别法的比较

5.8本章总结

第6章扁平双边肋主梁断面最小二乘法气动导纳识别

6.1扁平双边肋主梁断面模型测力试验介绍

6.2扁平双边肋主梁断面模型气动导纳识别

6.3识别效果分析

6.4不同翼栅振幅对识别结果的影响

6.5不同风攻角对识别结果的影响

6.6本章总结

第七章结语

7.1主要研究内容

7.2主要研究结论

7.2.1、振动翼栅脉动流场场的特性

7.2.2、关于传统识别方法识别效果的研究结论

7.2.3、自功率谱-交叉谱总体最小二乘法识别气动导纳的研究结论

7.3主要创新点

7.4建议与展望

致谢

参考文献

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