学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

紊流与扭转振幅对矩形断面柱体气动力的影响研究

作　者: 胡海波
导　师: 张志田
学　校: 湖南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 紊流振幅压力气动力自激力跨向相关性颤振导数
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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原因。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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-25
  1.1 桥梁风振问题  10
  1.2 桥梁颤振  10-16
    1.2.1 桥梁颤振的研究  10-11
    1.2.2 桥梁颤振自激力模型  11-13
    1.2.3 桥梁颤振分析方法  13-16
  1.3 紊流对气动力的影响  16-23
  1.4 扭转振幅对气动力的影响  23-24
  1.5 本文研究内容  24-25
第2章试验风场介绍  25-34
  2.1 紊流特性  25-27
    2.1.1 紊流强度  25
    2.1.2 紊流积分尺度  25-26
    2.1.3 紊流功率谱密度函数  26-27
    2.1.4 紊流风场相关性  27
  2.2 风洞环境  27-28
  2.3 试验模型介绍  28
  2.4 强迫振动装置  28-29
  2.5 格栅紊流的生成  29-33
    2.5.1 格栅紊流风场一致性测试  29-32
    2.5.2 脉动风谱分析  32
    2.5.3 风场相关性测试  32-33
  2.6 小结  33-34
第3章紊流对矩形断面柱体气动性能的影响  34-48
  3.1 紊流对气动压力分布的影响  35-42
    3.1.1 静止模型气动压力分布  35-37
    3.1.2 紊流对振动模型气动压力分布的影响  37-42
  3.2 紊流场压力积分气动力的求解  42-47
    3.2.1 自激力的提取  42-43
    3.2.2 气动力功率谱  43-47
  3.3 小结  47-48
第4章矩形断面柱体气动力跨向相关性的研究  48-73
  4.1 概述  48-49
  4.2 静止模型气动力跨向相关性  49-59
    4.2.1 气动力跨向相关系数  49
    4.2.2 气动力跨向相干函数  49-55
    4.2.3 静止模型顺风向各测压点压力跨向相关系数  55-59
  4.3 振动模型气动力跨向相关系数和相干函数  59-70
    4.3.1 振动模型气动力跨向相关系数  60-61
    4.3.2 振动模型气动力跨向相干函数  61-67
    4.3.3 振动模型顺风向各测压点压力跨向相关系数  67-70
  4.4 自激力相关性的研究  70-71
  4.5 小结  71-73
第5章扭转振幅对矩形断面柱体气动性能的影响  73-88
  5.1 扭转振幅对表面压力分布的影响  73-80
  5.2 折算风速对压力分布的影响  80-82
  5.3 扭转振幅对颤振导数的影响  82-87
    5.3.1 单自由度系统强迫振动颤振导数时域识别方法  82-84
    5.3.2 扭转振幅对颤振导数的影响  84-87
  5.4 小结  87-88
结论  88-90
参考文献  90-95
致谢  95

紊流与扭转振幅对矩形断面柱体气动力的影响研究

内容摘要

全文目录

相似论文