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紊流与扭转振幅对矩形断面柱体气动力的影响研究
| 论文题名： | 紊流与扭转振幅对矩形断面柱体气动力的影响研究 |
| 关键词： | 紊流;扭转振幅;颤振导数;风洞试验;气动力;振动模型 |
| 摘要： | 目前,国际上对大跨桥梁结构气动稳定性能的评估主要基于Scanlan教授建立的线性自激力理论模型以及相应的试验识别方法,该套理论和方法并没有考虑紊流的影响以及结构气动性能随振幅的演变。有鉴于此,本文围绕紊流与振幅与对钝体断面非定常气动自激力的影响展开试验研究。 本文基于风洞试验结果分析了几种流场下作用在静止和振动模型上气动力的展向相关性。通过强迫振动模型测压研究了紊流场下模型表面动压分布以便更微观地理解紊流对自激力的影响。紊流对桥梁气动性能的影响表现在自激力以及总气动力沿跨度方向不完全相关。随着紊流度的增大,不管是对于静止还是振动模型,压力峰值区域均向上游方向移动。紊流引起气动压力分布变化的现象可能是引起结构整体稳定特性改变的因为。 随着风速的提高,无论是静止还是振动模型,其气动力的空间相关性提高。这充分说明,目前在细长结构随机风振理论分析模型中假定抖振力空间相关性随风速增加而不变这一假定是不成立的。因此,在将来大跨桥梁的抖振理论模型中,如能考虑抖振力空间相关性随风速变化这一特性,则对建立精细化抖振理论模型及排除干扰认识气动导纳的因素方面均具有重要的意义。断面自激力的相关性结果表明,紊流的存在降低了自激力的空间相关性。 从非定常气动压力分布和颤振导数随振幅的变化两个方面入手,采用强迫振动试验装置研究了振幅的变化对矩形钝体断面气动性能的影响。结构断面的气动力是随振幅变化不断演变的。对于高宽比较小的矩形断面,变化振幅对颤振导数H3*的值影响很大,对H2*,A3*的影响不大；主要颤振导数A2*值随着振幅的增大而增大,其气动阻尼随振幅的增加而减小,表现为灾害非线性。对于高宽比较大的矩形断面,随着振幅的增大,主要颤振导数A2*值减少,表现为其气动阻尼随振幅的增加而增大,表现为良态非线性。并且随着折算风速的增大,振幅对高宽比较大的矩形断面的影响更明显。这充分说明,振幅的变化对结构本身气动性能的影响是不容忽视的。 |
| 作者： | 胡海波 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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