典型斷面渦激振動與渦激力展向相關(guān)性研究.pdf

1、大跨度橋梁具有多階固有振動模態(tài)，在不同的來流風(fēng)速下，各階模態(tài)可能依次發(fā)生渦激共振。因此，研究柔性結(jié)構(gòu)各階模態(tài)渦振的起振風(fēng)速和最大振幅具有重要意義。雖然針對某階振動模態(tài)下的矩形及H形斷面渦振性能已有很多研究，但最大渦振振幅隨模態(tài)頻率、質(zhì)量阻尼參數(shù)、氣動阻尼等的變化規(guī)律還不明確。Scruton數(shù)即質(zhì)量阻尼參數(shù)是影響渦激振動的重要因素，Sc數(shù)會影響渦激振動鎖定區(qū)間和渦振振幅，但Sc數(shù)中的質(zhì)量參數(shù)和阻尼參數(shù)對渦激振動影響不同，缺乏質(zhì)量參數(shù)和阻尼

2、參數(shù)與渦振鎖定區(qū)間、渦振振幅之間的關(guān)系。另外，在實際風(fēng)作用下，沿橋軸線方向上的渦激力并不是完全相關(guān)的，特別是對于大跨橋梁，渦激力的空間相關(guān)性更加明顯，渦激力展向相關(guān)性的研究對渦振振幅預(yù)測有重要意義。
　　基于以上幾個問題，本文主要進(jìn)行了如下幾個方面的研究:
　　(1)介紹了橋梁風(fēng)致振動的主要類型，特別是對渦激振動研究現(xiàn)狀做了概括，并對渦激振動的相關(guān)理論做了簡要的闡述。
　　(2)對寬高比B/D=6的大小比例矩形斷面及B

3、/D=5的H形斷面進(jìn)行節(jié)段模型渦激振動試驗。相同質(zhì)量及阻尼比的同一模型在不同彈性懸掛頻率下的試驗結(jié)果表明，矩形與H形斷面的豎向渦振振幅不隨懸掛頻率改變。
　　(3)分別研究了質(zhì)量、阻尼參數(shù)對兩類斷面渦激共振的影響。結(jié)果表明，在相同質(zhì)量下，兩類斷面的渦振振幅隨結(jié)構(gòu)阻尼比ζs的增加而顯著減小;而在相同結(jié)構(gòu)阻尼比ζs下，兩類斷面的最大豎向渦振振幅對質(zhì)量參數(shù)的變化都不敏感。應(yīng)用斷面顫振導(dǎo)數(shù)分析了不同質(zhì)量下的氣動阻尼變化，在增加質(zhì)量的同時實

4、際上降低了氣動模態(tài)阻尼比ζa，因而可能引起最大渦振振幅對質(zhì)量變化不敏感。
　　(4)矩形斷面風(fēng)洞試驗觀測到的兩個豎向渦振區(qū)間，其最大振幅比約2.2。分別計算了兩個渦振區(qū)間內(nèi)與最大振幅對應(yīng)的氣動阻尼，結(jié)果表明在考慮氣動阻尼影響下應(yīng)用簡諧渦激力模型對最大振幅比進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)最大振幅比不與St2成反比是因為兩個區(qū)間最大振幅處氣動阻尼的差異。
　　(5)以矩形和H形斷面風(fēng)洞試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用FLUENT對矩形和H形斷面進(jìn)行數(shù)值模擬