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拱桥吊杆气动性能的二维数值模拟
| 论文题名： | 拱桥吊杆气动性能的二维数值模拟 |
| 关键词： | 拱桥吊杆;气动性能;数值模拟;涡激振动;风攻角值 |
| 摘要： | 风荷载会对桥梁结构的安全性和稳定性造成重要的影响。涡激振动是一种常见的风致振动现象，非常容易出现在阻尼小且细长的结构上，可能会引起结构的疲劳损伤，并对交通安全造成一定的影响。目前结构的发展方向是长、细、柔和弱阻尼，因此需要研究结构的涡激振动问题。 南京大胜关长江大桥吊杆的长度超过了50m，柔度很大，出现涡激振动的可能性非常大。本文的主要工作是利用大型流体计算力学软件FLUENT对该桥吊杆的气动性能进行数值模拟，从而为涡激振动的研究提供基础。通过对升力系数、阻力系数和旋涡脱落图的对比分析，从长方形、切角长方形和圆角长方形这三种参考截面中选择出气动性能最优的吊杆截面，从而达到减小风致振动影响的目的。 结合以上所做的工作并考虑实际工程情况，对单根和双根切角长方形截面吊杆的气动性能分别进行数值模拟，并将两种情况下得到结果进行对比分析，找出最不利风攻角的范围和两根杆件脱离相互干扰时的风攻角值。本文通过以上工作得到以下结论: (1)随着风速的不断增加，各截面吊杆所对应的斯特罗哈数近似为一常数。 (2)随着风速的不断增加，各截面吊杆的升力和阻力也是不断增大的。 (3)从长方形截面到切角长方形截面再到圆角长方形截面，发生涡激振动时的起振风速是在不断减小的。 (4)在同一风速情况下，从长方形截面到切角长方形截面再到圆角长方形截面，升力系数、升力、阻力系数、阻力是不断减小的。 (5)在有风攻角情况下对单根切角长方形截面杆件的气动性能进行数值模拟，得到其最不利风攻角出现在20°～25°之间。 (6)对双根切角长方形截面杆件的气动性能进行数值模拟，并考虑风攻角变化的影响，得到双根杆件脱离相互干扰的风攻角值大致为15°。 |
| 作者： | 王俊豪 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王贵春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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