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桥梁断面非定常抖振力的可叠加性研究
| 论文题名： | 桥梁断面非定常抖振力的可叠加性研究 |
| 关键词： | 桥梁断面;非定常抖振力;可叠加性;颤抖振;气动导纳;风洞试验 |
| 摘要： | 薄机翼气动力理论与钝体断面气动力理论的区别在于，前者适合势流理论而后者因为分离流的存在而不能应用势流理论，本文首先针对这两类断面对结构运动以及紊流产生的二维非定常气动力是否满足线性叠加原理展开理论分析，结果表明，薄机翼断面非定常气动力可线性叠加的几个基本前提条件在钝体断面中均不再成立。然而，现今的桥梁气动弹性理论模型如颤抖振分析模型和涉及气动导纳函数的抖振力模型，都隐含了非定常气动力必须可线性叠加的基本前提。本文所揭示的这些矛盾对由气动导纳函数表达桥梁断面抖振力的这一理论难题具有启发作用。颤振导数本身源于薄机翼理论中的一些相互关系，但由颤振导数推出的一些气动导纳理论模型被广泛应用于桥梁断面，根据本文的分析，这在很大程度上是不合逻辑的。在充分理解非定常气动力线性叠加原理的基础上，本文专门设计了用于生成不同紊流场的可调式被动格栅，利用互功率谱方法识别平板及典型桥梁断面气动导纳并对其非定常抖振力的可叠加性进行评估。论文主要工作如下: 1、简要介绍了目前广泛应用的颤抖振理论框架和涉及导纳修正的抖振力模型; 2、从空气动力学基本概念与原理出发推导了薄机翼定常与非定常气动力表达式，明确了薄机翼理论中非定常气动力可线性叠加的基本前提条件及其在钝体桥梁断面情形下的适用性; 3、为在风洞试验中生成具有较强跨向相关性的紊流，本文重新设计了用于气动导纳风洞试验识别的被动格栅。该被动格栅可以通过调整横向板条的风攻角实现对不同紊流场的模拟，并且区别于传统的被动格栅，通过具有流线型断面的柱子减小对来流的横向扰动以近似实现对来流的二维化处理; 4、介绍了气动导纳互谱识别方法的基本原理，通过数值模拟对识别过程进行验证，对识别过程中谱估计参数取值的影响进行了讨论。在此基础上展开风洞试验，测定了平板断面及两种典型桥梁断面在两种不同紊流场中的气动导纳函数。对不同紊流场中识别结果的比较表明，不同断面非定常抖振力在多大程度上可近似看成具有可叠加性，与断面形式密切相关，不同断面在不同紊流场中气动导纳识别结果的差异相当明显。 |
| 作者： | 肖玮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张志田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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