基于展向扰动的大跨度桥梁主梁风荷载和绕流场控制研究
发布时间：2023-05-14 00:11
涡激振动是桥梁风致振动的一种,它的成因是钝体尾流处存在交替脱落的旋涡,当旋涡脱落频率与主梁的自振频率一致时,即发生有限幅的可能造成桥梁及附属结构疲劳破坏的涡激振动现象。在桥梁结构的发展中,为了满足实际,主跨的跨径在不断增大,而跨径的增大意味着主梁刚度的进一步减小,则更容易发生涡激振动现象。随着对主梁尾端处展向旋涡脱落的研究深入,发现破坏展向一致性,可以抑制旋涡的形成和发展,进而抑制涡激振动,本文即通过沿模型展向施加扰动的形式,进行模型表面风荷载和绕流场的控制研究,主要包括以下研究工作:从工程实际的角度出发,同时为了更好地分析控制的机理,元件沿模型下表面前后对称布置之前,先研究元件单独放置于前端及尾端时的主梁风荷载特征和绕流场特征。通过测压实验和改变实验参数,获得了不同展向扰动形式下的主梁模型风荷载特征和特征变化规律。在0度风攻角及正风攻角下,不同位置布置元件均可以降低模型表面脉动压力系数,在负攻角下,尾端单独布置元件脉动值相对无控基本不变,前端存在元件时,模型表面脉动值增大。其次结合PIV实验结果,验证了较优控制工况和不利工况的表面压力特征,并通过流向和展向两种截面位置的绕流场特征,分...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 风对桥梁结构的影响
1.2.1 风对结构的静力影响
1.2.2 风对结构的动力影响
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内外关于桥梁抑振的控制原理及方法综述
1.3.2 二维流动控制
1.3.3 三维流动控制
1.4 国内外关于本课题研究的综述
1.4.1 涡流发生器简介
1.4.2 流动分离控制原理
1.4.3 涡流发生器尾流涡形状
1.5 本文主要研究内容
第2章 基于展向扰动的实验模型与方法
2.1 引言
2.2 静力模型设计
2.2.1 静力模型几何参数
2.2.2 展向元件几何参数
2.3 实验工况划分
2.3.1 流向位置
2.3.2 展向间距
2.3.3 竖向高度及风攻角
2.4 风洞试验仪器及风洞试验技术简介
2.4.1 风洞简介
2.4.2 测压实验简介
2.4.3 粒子成像测速系统(PIV)
2.5 本章小结
第3章 基于展向扰动的大跨度桥梁主梁风荷载特征
3.1 引言
3.2 尾端单独布置元件时的压力特征
3.2.1 不同元件高度下的压力特征
3.2.2 不同展向间距下的压力特征
3.2.3 不同风攻角下的压力特征
3.2.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.2.5 频谱变换及表面压力积分
3.3 前端单独布置元件时的压力特征
3.3.1 不同竖向高度下的压力特征
3.3.2 不同展向间距下的压力特征
3.3.3 不同风攻角下的压力特征
3.3.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.3.5 频谱变换及表面压力积分
3.4 前后对称放置元件的压力特征
3.4.1 不同竖向高度下的压力特征
3.4.2 不同展向间距下的压力特征
3.4.3 不同风攻角下的压力特征
3.4.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.4.5 频谱变换及表面压力积分
3.5 本章小结
第4章 基于展向扰动的大跨度桥梁主梁绕流场特征
4.1 引言
4.2 元件单独布置于尾端时的顺流向绕流特征
4.2.1 0度风攻角下绕流场特征
4.2.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.2.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.3 元件单独布置于前端时的顺流向绕流特征
4.3.1 0度攻角下的绕流场特征
4.3.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.3.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.4 元件对称布置于前后端时的顺流向绕流特征
4.4.1 0度攻角下的绕流场特征
4.4.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.4.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.5 0度攻角下展向流场特征
4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3816805
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 风对桥梁结构的影响
1.2.1 风对结构的静力影响
1.2.2 风对结构的动力影响
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内外关于桥梁抑振的控制原理及方法综述
1.3.2 二维流动控制
1.3.3 三维流动控制
1.4 国内外关于本课题研究的综述
1.4.1 涡流发生器简介
1.4.2 流动分离控制原理
1.4.3 涡流发生器尾流涡形状
1.5 本文主要研究内容
第2章 基于展向扰动的实验模型与方法
2.1 引言
2.2 静力模型设计
2.2.1 静力模型几何参数
2.2.2 展向元件几何参数
2.3 实验工况划分
2.3.1 流向位置
2.3.2 展向间距
2.3.3 竖向高度及风攻角
2.4 风洞试验仪器及风洞试验技术简介
2.4.1 风洞简介
2.4.2 测压实验简介
2.4.3 粒子成像测速系统(PIV)
2.5 本章小结
第3章 基于展向扰动的大跨度桥梁主梁风荷载特征
3.1 引言
3.2 尾端单独布置元件时的压力特征
3.2.1 不同元件高度下的压力特征
3.2.2 不同展向间距下的压力特征
3.2.3 不同风攻角下的压力特征
3.2.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.2.5 频谱变换及表面压力积分
3.3 前端单独布置元件时的压力特征
3.3.1 不同竖向高度下的压力特征
3.3.2 不同展向间距下的压力特征
3.3.3 不同风攻角下的压力特征
3.3.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.3.5 频谱变换及表面压力积分
3.4 前后对称放置元件的压力特征
3.4.1 不同竖向高度下的压力特征
3.4.2 不同展向间距下的压力特征
3.4.3 不同风攻角下的压力特征
3.4.4 展向元件与八字形VG的压力特征对比
3.4.5 频谱变换及表面压力积分
3.5 本章小结
第4章 基于展向扰动的大跨度桥梁主梁绕流场特征
4.1 引言
4.2 元件单独布置于尾端时的顺流向绕流特征
4.2.1 0度风攻角下绕流场特征
4.2.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.2.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.3 元件单独布置于前端时的顺流向绕流特征
4.3.1 0度攻角下的绕流场特征
4.3.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.3.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.4 元件对称布置于前后端时的顺流向绕流特征
4.4.1 0度攻角下的绕流场特征
4.4.2 +3度攻角下的绕流场特征
4.4.3 -3度攻角下的绕流场特征
4.5 0度攻角下展向流场特征
4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3816805
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