本文關(guān)鍵詞：典型橋梁斷面非線性氣動力數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來大跨度柔性橋梁得到了迅猛的發(fā)展,結(jié)構(gòu)整體剛嫂和阻尼降低,使橋梁風(fēng)致大幅振動非線性氣動問題非常突出。隨著計算流體動力學(xué)(CFD)的不斷發(fā)展和計算機(jī)性能的飛速提高,CFD技術(shù)在橋梁風(fēng)工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文利用CFD技術(shù)對典型橋梁斷面周圍流場進(jìn)行了二維的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)值模擬,研究其在不同條件下的氣動特性,具體內(nèi)容如下：(1)綜述了橋梁斷面氣動力的研究現(xiàn)狀及CFD技術(shù)在橋梁風(fēng)工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；(2)簡要介紹了風(fēng)對橋梁的靜力作用和動力作用以及CFD技術(shù)的理論基礎(chǔ);(3)分別對薄平板、流線型橋梁斷面和鈍體橋梁斷面進(jìn)行了二維靜態(tài)繞流數(shù)值模擬,研究了斷面三分力系數(shù)及表面壓力分布隨風(fēng)攻角的變化特點,以及底板倒角半徑對其的影響；(4)介紹了顫振導(dǎo)數(shù)識別方法,分別對薄平板、流線型斷面和鈍體斷面進(jìn)行了豎彎和扭轉(zhuǎn)單自由度強(qiáng)迫振動數(shù)值模擬,研究斷面顫振導(dǎo)數(shù)隨折減風(fēng)速、初始攻角和振幅的變化情況,結(jié)合斷面表面壓力分布對流場變化過程進(jìn)行了解釋；(5)分析了典型橋梁斷面氣動力的非線性特征,指出大幅振動時氣動力中存在顯著的高階成分,分別推導(dǎo)了單自由度和多自由度振動情況下,基于Taylor展開的非線性氣動力表達(dá)式。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,結(jié)合FFT變換與最小二乘法,識別非線性氣動參數(shù)。通過識別的顫振導(dǎo)數(shù)與運動速度和位移,重構(gòu)氣動力,并與數(shù)值模擬得到的原始?xì)鈩恿M(jìn)行對比,驗證了非線性氣動力表達(dá)式的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：大跨度橋梁 計算流體動力學(xué) 三分力系數(shù) 顫振導(dǎo)數(shù) 非線性氣動力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 橋梁斷而氣動自激力研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 CFD技術(shù)在橋梁風(fēng)工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容12-13
• 2 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動及CFD技術(shù)理論基礎(chǔ)13-26
• 2.1 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動13-17
• 2.1.1 風(fēng)對橋梁的靜力作用13-14
• 2.1.2 風(fēng)對橋梁的動力作用14-17
• 2.2 計算流體動力學(xué)17-26
• 2.2.1 流體控制方程18-21
• 2.2.2 基于有限體積法的控制方程離散21-23
• 2.2.4 離散方程組的數(shù)值解法23
• 2.2.5 湍流模型23-26
• 3 主梁斷面的靜態(tài)繞流數(shù)值模擬26-42
• 3.1 薄平板靜態(tài)繞流數(shù)值模擬26-29
• 3.1.1 模型建立26-28
• 3.1.2 參數(shù)設(shè)置28
• 3.1.3 計算結(jié)果分析28-29
• 3.2 流線型橋梁斷面靜態(tài)繞流數(shù)值模擬29-37
• 3.2.1 基本模型及參數(shù)設(shè)置29-30
• 3.2.2 底板倒角半徑影響30-31
• 3.2.3 網(wǎng)格數(shù)量優(yōu)化31-33
• 3.2.4 三分力系數(shù)及流場分析33-37
• 3.3 鈍體橋梁斷面靜態(tài)繞流數(shù)值模擬37-41
• 3.3.1 基本模型及參數(shù)設(shè)置38-39
• 3.3.2 三分力系數(shù)及流場分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 主梁斷面的顫振導(dǎo)數(shù)識別及流場分析42-61
• 4.1 經(jīng)典顫振導(dǎo)數(shù)理論42-45
• 4.1.1 自激力模型42-43
• 4.1.2 基于分狀態(tài)強(qiáng)迫振動法的顫振導(dǎo)數(shù)識別43-45
• 4.2 薄平板顫振導(dǎo)數(shù)識別45-47
• 4.3 流線型橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識別47-55
• 4.3.1 顫振導(dǎo)數(shù)與流場分析48-53
• 4.3.2 不同初始攻角條件下顫振導(dǎo)數(shù)53-54
• 4.3.3 振幅對顫振導(dǎo)數(shù)的影響54-55
• 4.4 鈍體橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識別55-60
• 4.4.1 顫振導(dǎo)數(shù)及流場分析55-59
• 4.4.2 不同初始攻角條件下顫振導(dǎo)數(shù)59
• 4.4.3 振幅對顫振導(dǎo)數(shù)的影響59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 氣動自激力非線性分析61-81
• 5.1 主梁斷面氣動自激力的非線性特征61-65
• 5.2 單自由度強(qiáng)迫振動下的非線性氣動力模型65-74
• 5.2.1 基于Taylor展開的自激力表達(dá)式65-68
• 5.2.2 參數(shù)識別方法68-69
• 5.2.3 參數(shù)識別及氣動力擬合69-74
• 5.3 多自由度耦合強(qiáng)迫振動下的非線性氣動力模型74-80
• 5.3.1 基于Taylor展開的自激力表達(dá)式74-78
• 5.3.2 參數(shù)識別及氣動力擬合78-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 致謝85-86

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：1057957