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CFD方法在大跨度桥梁气动控制措施研究中的应用
| 论文题名： | CFD方法在大跨度桥梁气动控制措施研究中的应用 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;CFD方法;气动措施;主梁断面;静力三分力系数 |
| 摘要： | 随着现代高强度材料以及设计理论和施工技术的发展，桥梁结构正向大跨、轻柔的方向发展，这使风对桥梁的作用愈加明显，风荷载已经成为现代桥梁设计的控制荷载之一。自1940年美国旧Tacoma桥因风致振动失稳倒塌以来，利用控制措施改善桥梁气动稳定性的研究己引起极大的关注，而出于经济，方便与美观的考虑，在主梁上采取一些气动措施，是振动控制研究的重点。 本文首先阐述了大跨度桥梁风致振动国内外研究状况，介绍了大跨度桥梁风致振动控制的几种方法，总结了针对主梁断面的几种有效的气动控制措施，运用二维三自由度方法和以往风洞试验分析结果论述了两种常用的气动控制措施一边缘风嘴措施和中央开槽措施的颤振控制机理与控制作用，证明了气动控制措施对颤振控制的有效性。 本文进而着重运用了CFD方法对大跨度桥梁的抗风性能进行了探讨和研究，介绍了流体力学的研究手段及控制方程，叙述了ANSYS软件中FLOTRAN CFD的分析种类与使用步骤，并利用ANSYS建立了苏通大桥主梁断面的有限元模型，采用雷诺时均N-S方程，引入标准K-ε双方程湍流模型对断面进行数值模拟，提取了断面在不同攻角下的静力三分力系数，并将计算结果与风洞试验值进行了对比，同时也作出了断面周围流场的压强分布图与速度分布图。对比结果显示，用CFD方法计算出的三分力系数与试验值吻合的相当好，有力的证明了ANYSYS中CFD的强大功能与计算结果的可靠性。 结合前面所作内容，本文进一步运用CFD方法研究了采取气动措施后各种主梁断面的抗风性能，重点考虑了两种气动措施一边缘风嘴措施和中央开槽措施，本文在采取前一种措施时根据风嘴的不同设计了五种断面，采取后一种措施时设计了三种开槽宽度下的十五种断面。通过CFD数值模拟计算出了不同攻角下各种断面的静力三分力系数和压力场、速度场分布，通过各种断面对比分析，总结出了采取气动措施对大跨度桥梁静力风荷载的的影响，最后结合前面内容对两种气动措施的作用进行了很好的总结，并给出在本文设计中比较合理的断面型式。 |
| 作者： | 刘琳娜 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 瞿伟廉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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