典型桥塔断面非定常与非线性驰振力的数值模拟研究
发布时间：2022-12-08 00:51
一直以来,桥塔驰振的研究主要沿用从覆冰导线的横风向舞动现象中归纳总结的准定常理论,并且驰振稳定性验算也多局限于线性气动力作用下的初始失稳判别。这种处理方式虽然得到了推广应用,但其对驰振力的考虑忽略了实际绕流非定常效应的影响。近来,有学者抱着对准定常理论存疑的态度,通过风洞试验发现,准定常理论对于驰振稳定性的估算往往偏于不利,并且试验所得响应也更多地表现为“软”驰振的形式。本文在总结驰振研究现状的基础上,以工程上常见的典型桥塔断面为研究对象,通过数值模拟方法对其非定常与非线性驰振力进行了分析与讨论。本文主要研究内容如下:（1）论述了基于线性气动力模型的准定常驰振理论与非定常驰振分析方法。通过Taylor多项式展开建立了一种基于非定常分析方法的非线性驰振力模型,并给出了相应的参数识别方法。针对所建立的非线性驰振力模型,提出并推导了驰振响应求解方法,并通过算例优化了求解参数。（2）针对几类典型的桥塔断面形式,通过FLUENT分别计算了其静止与振动状态下的气动力,并基于线性驰振力模型获得了相应的准定常与非定常线性驰振力系数。对比两者发现:无量纲风速较小时,准定常驰振力系数远小于非定常驰振力系数...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 桥梁结构的风效应
1.3 驰振研究的历史、现状
1.3.1 准定常驰振理论的形成与发展
1.3.2 驰振非定常效应研究概况
1.4 关于“软”驰振现象的探讨
1.5 本文主要内容
第二章 CFD数值计算原理
2.1 CFD简介
2.2 流体力学控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.3 湍流模拟
2.3.1 湍流控制方程
2.3.2 直接数值模拟
2.3.3 雷诺平均法
2.3.4 大涡模拟
2.4 动网格技术
2.5 基于Fluent的数值计算步骤
2.6 本章小结
第三章 典型桥塔断面驰振力非定常特性
3.1 引言
3.2 线性气动力与驰振稳定性
3.2.1 准定常驰振力与登哈托判据
3.2.2 非定常驰振力描述方法
3.3 准定常驰振力系数的数值计算
3.3.1 矩形断面准定常驰振力系数
3.3.2 串列方形断面准定常驰振力系数
3.4 非定常驰振力系数的强迫振动法识别
3.4.1 矩形断面非定常驰振力系数
3.4.2 串列方形断面非定常驰振力系数
3.5 驰振力非定常特性的绕流机理分析
3.6 本章小结
第四章 方形断面非线性驰振力及驰振响应
4.1 横风向气动力的频谱特征
4.2 非线性驰振力模型及参数识别
4.2.1 非线性驰振力模型
4.2.2 驰振力模型参数识别
4.3 非线性驰振响应求解方法
4.3.1 平均法
4.3.2 Newmark法
4.3.3 Newmark修正参数与时间步长的选取
4.4 方形断面非线性驰振力参数及驰振响应分析
4.4.1 非线性驰振力参数
4.4.2 非线性驰振响应分析
4.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]意大利墨西拿海峡大桥设计概述[J]. 彭德运,王立新. 铁道建筑技术. 2003(02)
[2]日本明石海峡大桥[J]. 张胜. 交通与运输. 2000(02)
博士论文
[1]动网格技术及其在气动弹性数值模拟中的应用研究[D]. 丁力.南京航空航天大学 2014
[2]柔性桥梁涡振幅值与软驰振曲线预测方法研究[D]. 周帅.湖南大学 2013
[3]海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究[D]. 赵婧.中国海洋大学 2012
[4]大跨径悬索桥施工期暂态结构抗风性能及控制[D]. 李胜利.哈尔滨工业大学 2010
[5]大跨桥梁颤振导数识别的强迫振动法研究[D]. 于向东.中南大学 2002
硕士论文
[1]桥塔自立状态风致振动试验研究及TLD控制系统设计[D]. 闫冰.长安大学 2017
[2]桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现[D]. 张斐.长安大学 2016
[3]方形截面桥塔的驰振机理及气动制振措施研究[D]. 丁静.西南交通大学 2015
[4]桥梁风致振动中的混沌现象[D]. 王新.长安大学 2015
[5]超高桥塔风致振动及TMD振动控制研究[D]. 王士刚.西南交通大学 2014
[6]桥梁结构的驰振现象及其控制[D]. 郝浩.长安大学 2010
本文编号：3713206
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 桥梁结构的风效应
1.3 驰振研究的历史、现状
1.3.1 准定常驰振理论的形成与发展
1.3.2 驰振非定常效应研究概况
1.4 关于“软”驰振现象的探讨
1.5 本文主要内容
第二章 CFD数值计算原理
2.1 CFD简介
2.2 流体力学控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.3 湍流模拟
2.3.1 湍流控制方程
2.3.2 直接数值模拟
2.3.3 雷诺平均法
2.3.4 大涡模拟
2.4 动网格技术
2.5 基于Fluent的数值计算步骤
2.6 本章小结
第三章 典型桥塔断面驰振力非定常特性
3.1 引言
3.2 线性气动力与驰振稳定性
3.2.1 准定常驰振力与登哈托判据
3.2.2 非定常驰振力描述方法
3.3 准定常驰振力系数的数值计算
3.3.1 矩形断面准定常驰振力系数
3.3.2 串列方形断面准定常驰振力系数
3.4 非定常驰振力系数的强迫振动法识别
3.4.1 矩形断面非定常驰振力系数
3.4.2 串列方形断面非定常驰振力系数
3.5 驰振力非定常特性的绕流机理分析
3.6 本章小结
第四章 方形断面非线性驰振力及驰振响应
4.1 横风向气动力的频谱特征
4.2 非线性驰振力模型及参数识别
4.2.1 非线性驰振力模型
4.2.2 驰振力模型参数识别
4.3 非线性驰振响应求解方法
4.3.1 平均法
4.3.2 Newmark法
4.3.3 Newmark修正参数与时间步长的选取
4.4 方形断面非线性驰振力参数及驰振响应分析
4.4.1 非线性驰振力参数
4.4.2 非线性驰振响应分析
4.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]意大利墨西拿海峡大桥设计概述[J]. 彭德运,王立新. 铁道建筑技术. 2003(02)
[2]日本明石海峡大桥[J]. 张胜. 交通与运输. 2000(02)
博士论文
[1]动网格技术及其在气动弹性数值模拟中的应用研究[D]. 丁力.南京航空航天大学 2014
[2]柔性桥梁涡振幅值与软驰振曲线预测方法研究[D]. 周帅.湖南大学 2013
[3]海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究[D]. 赵婧.中国海洋大学 2012
[4]大跨径悬索桥施工期暂态结构抗风性能及控制[D]. 李胜利.哈尔滨工业大学 2010
[5]大跨桥梁颤振导数识别的强迫振动法研究[D]. 于向东.中南大学 2002
硕士论文
[1]桥塔自立状态风致振动试验研究及TLD控制系统设计[D]. 闫冰.长安大学 2017
[2]桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现[D]. 张斐.长安大学 2016
[3]方形截面桥塔的驰振机理及气动制振措施研究[D]. 丁静.西南交通大学 2015
[4]桥梁风致振动中的混沌现象[D]. 王新.长安大学 2015
[5]超高桥塔风致振动及TMD振动控制研究[D]. 王士刚.西南交通大学 2014
[6]桥梁结构的驰振现象及其控制[D]. 郝浩.长安大学 2010
本文编号：3713206
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