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典型桥梁断面非线性气动力数值模拟研究
| 论文题名： | 典型桥梁断面非线性气动力数值模拟研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;风致振动;颤振导数;非线性气动力;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来大跨度柔性桥梁得到了迅猛的发展，结构整体刚度和阻尼降低，使桥梁风致大幅振动非线性气动问题非常突出。随着计算流体动力学(CFD)的不断发展和计算机性能的飞速提高，CFD技术在桥梁风工程领域得到了广泛应用。本文利用CFD技术对典型桥梁断面周围流场进行了二维的静态和动态数值模拟，研究其在不同条件下的气动特性，具体内容如下: (1)综述了桥梁断面气动力的研究现状及CFD技术在桥梁风工程领域的应用现状; (2)简要介绍了风对桥梁的静力作用和动力作用以及CFD技术的理论基础; (3)分别对薄平板、流线型桥梁断面和钝体桥梁断面进行了二维静态绕流数值模拟，研究了断面三分力系数及表面压力分布随风攻角的变化特点，以及底板倒角半径对其的影响; (4)介绍了颤振导数识别方法，分别对薄平板、流线型断面和钝体断面进行了竖弯和扭转单自由度强迫振动数值模拟，研究断面颤振导数随折减风速、初始攻角和振幅的变化情况，结合断面表面压力分布对流场变化过程进行了解释; (5)分析了典型桥梁断面气动力的非线性特征，指出大幅振动时气动力中存在显著的高阶成分，分别推导了单自由度和多自由度振动情况下，基于Taylor展开的非线性气动力表达式。根据数值模拟结果，结合FFT变换与最小二乘法，识别非线性气动参数。通过识别的颤振导数与运动速度和位移，重构气动力，并与数值模拟得到的原始气动力进行对比，验证了非线性气动力表达式的可靠性。 |
| 作者： | 张占彪 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王骞;许福友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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