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原文传递波浪型斜拉索涡激振动实验研究

论文题名：	波浪型斜拉索涡激振动实验研究
关键词：	斜拉桥;波浪型斜拉索;涡激振动;减阻减振特性
摘要：	桥梁在人们的生活中随处可见，斜拉桥是一种由桥跨结构、桥梁支座系统、斜拉索等部件组成。在斜拉桥设计、施工和使用过程中，斜拉索已成为制约斜拉桥使用寿命的关键因素。风一旦吹过斜拉索的表面，它的尾流后面会出现周期性的涡结构脱落，这种周期性的漩涡结构的脱落会使斜拉索表面呈现纵向和横向的非定常载荷，严重时会激起振动响应。这种长期的诱导振动会导致斜拉索的疲劳损坏，继而发生灾难性事件，因此，对斜拉索涡致耦合振动特性的研究具有十分重要的意义。　　课题组前期提出一种表面形状沿展向呈余弦函数曲线变化的波浪型斜拉索，相比于传统的斜拉索具有一定的减阻减振效果，本文主要针对高雷诺数下波浪型斜拉索涡激振动进行实验研究。前期对波浪型斜拉索高雷诺数下静止绕流进行了数值模拟计算，结果表明：当Re=1×104时，波浪型斜拉索λ/D=2和λ/D=6均具有一定的减阻减振效果，其中λ/D=2,a/D=0.3和λ/D=6, a/D=0.15的阻力系数分别减小到了0.78和0.89，主要是由于波浪型斜拉索沿展向周期性变化，形成更稳定的三维剪切层，它改变了拉索表面压力分布，抑制了涡脱的形成，从而具有减阻减振特性；在小风洞里采用三分量力传感器和眼镜蛇探针对它的升阻力系数以及速度相关性进行实验分析，发现波浪型斜拉索λ/D=2, a/D=0.15在Re=1×104□1×105里，阻力系数均比直斜拉索小，当Re=1×104时最大减阻效果达到15.8％，同时它在Re=4×104时脉动升力系数相比于直斜拉索也有所减小；最后本文进一步对波浪型斜拉索进行涡激振动实验研究，主要采用热线风速仪、激光位移传感器和烟线等实验方法，研究了在Re=6800□20480区域内波浪型状斜拉索涡致耦合振动及频率“锁定”现象，并引入直斜拉索作为对比。实验表明：在相同的质量比和阻尼比下，波浪型斜拉索λ/D=2, a/D=0.15、λ/D=6, a/D=0.075和直斜拉索同样容易被诱导发生振动，波浪型λ/D=2, a/D=0.15比波浪型λ/D=6, a/D=0.075的减振效果要好，和直斜拉索相比，诱导振动时最大振幅减小了10%，锁定区间变短，主要是由于它的表面凹凸变化倾斜度较大，沿展向二次涡强度得以增强，一旦诱导振动，将干扰斜拉索的漩涡激励，从而达到减振的目的。　　本文通过对波浪型斜拉索在高雷诺数下静止绕流和涡激振动的减阻减振研究，为波浪型斜拉索的实际应用进一步奠定了理论基础。
作者：	胡勇
专业：	机械工程
导师：	邹琳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文