[硕士]大跨悬索桥颤振稳定性的数值计算

[硕士]大跨悬索桥颤振稳定性的数值计算 　　学科专业：桥梁与隧道工程 　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：长安大学 　　　 近年来，数值模拟识别桥梁颤振导数的精度越来越高。作为分析桥梁气动稳定性的主要方法之一，数值模拟为提高桥梁颤振稳定性和气动选型等方面提供了很多有效的建议。 　　 本文基于Scanlan颤振导数理论和修正最小二乘法原理，应用软件FLUENT对虎门二桥泥洲段水道桥进行颤振导数的识别，并引入复指数振动状态方程对二自由度祸合振动进行解祸计算，获得其颤振临界风速。文中首先以单频简谐波分别激导刚体模型做单自由度振动，利用动网格技术实现刚体随网格同步运动，然后应用有限体积法，对其进行非定常计算，采集风场稳定下的气动力响应数据。通过此数据，结合最小二乘法和Matlab编程进行颤振导数的识别。然后利用已识别的颤振导数值和Matlab编程来估算桥梁颤振临界风速。 　　 为验证此方法的正确性，本文识别了薄平板的颤振导数，将其与Theodorsen平板理论解进行对比后发现两者的解在趋势和数值上都符合得很好。在对泥洲水道桥数值模拟中，笔者分别采用k-e湍流方程和基于Spalart-Allmaras的分离涡法对泥洲水道桥两种类型断面的00和士30攻角进行了颤振导数识别和颤振临界风速的计算，对比分析不同计算方法，不同攻角，不同断面类型在颤振稳定性方面的优劣。通过对比发现，主梁宽度较大，翼缘风嘴长而尖，其颤振性能要比窄梁要好。在对带攻角的主梁进行颤振临界风速计算方面，分离涡法会比k-e湍流方程法计算更符合实际，结果精确度更高。