偏心桥梁断面颤振稳定性流固耦合数值模拟研究

发布时间：2021-07-27 11:29

　　以Ansys Fluent为平台,对二维两自由度偏心桥梁断面风致振动进行数值模拟研究。将Newmark-β法编程嵌入UDF,在每一时间步上求解微分方程得到并更新物理量的方式实现自由振动流固耦合。与非偏心桥梁节段模型相比,偏心节段模型动力学方程式左右两边分别耦合,利用Newmark-β法求解矩阵形式的偏心两自由度动力学方程组并输入简谐荷载进行调试,对比数值解和解析解证明程序正确性。非偏心节段模型数值模拟颤振临界风速与其他学者实验得到的颤振临界风速高度一致,通过此模拟方法进一步模拟偏心对桥梁节段模型的颤振稳定性提高效果。通过风洞试验验证了数值模拟的可靠性。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(17)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

节段模型计算简图

本文计算模型对应实桥是位于丹麦的大贝尔特桥,此桥[9]东桥悬索桥部分主跨跨度为1 624 m,满足二维片条假定,主梁梁宽B=31 m,高H=4 m,悬索桥断面设计如图2所示。2.2 模型及网格划分

表1 实桥及模型参数Tab.1 Real bridge and model parameters 参数 相似比 实桥值 节段模型值 长度L/m 1 624 1 宽度B/m 1/80 31 0.387 5 高度H/m 1/80 4 0.05 单位长度质量m/(kg·m-1) 1/802 23 687 3.701 单位长度质量惯矩I/(kg·m2·m-1) 1/804 2.501×105 0.061 竖弯频率ωh/Hz 20 0.097 1.94 扭转频率ωα/Hz 20 0.27 5.4内部刚性网格区域外为三角形可变形非结构化网格,作为动网格区域。最外层为刚性结构化网格区域,尾流区域适当加密,其他区域适当放宽,既可保证涡脱区域计算精度,又可合理利用计算资源,节约计算成本。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD和CSD耦合的涡激振和颤振气弹模拟[J]. 李永乐,朱佳琪,唐浩俊.  振动与冲击. 2015(12)
[2]有偏心桥梁断面气动导数识别的分段扩阶最小二乘迭代法[J]. 罗延忠,陈政清,韩艳.  工程力学. 2007(04)
[3]桥梁断面的气动导数和颤振临界风速的数值计算[J]. 曹丰产,项海帆,陈艾荣.  空气动力学学报. 2000(01)
[4]大贝尔特悬索桥设计[J]. 万国朝.  国外公路. 1995(01)

博士论文
[1]桥梁风效应的数值方法及应用[D]. 祝志文.中南大学 2002

硕士论文
[1]大跨度悬索桥施工阶段颤抖振响应及颤振机理研究[D]. 梁友科.长安大学 2017



本文编号：3305696