串并列雙波浪型斜拉索氣動(dòng)干擾效應(yīng)數(shù)值模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代橋梁正朝著大跨徑、更輕巧的方向發(fā)展，斜拉橋因其本身所具有的特性成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)最為常用的橋梁結(jié)構(gòu)。主梁、索以及支承纜索的索塔是斜拉橋的主要組成部分。然而，斜拉索的質(zhì)量直接決定了斜拉橋的壽命與安全。由于斜拉橋特殊的工作環(huán)境，強(qiáng)風(fēng)負(fù)荷引起的振動(dòng)是導(dǎo)致斜拉索損壞的主要原因之一。而更換由于振動(dòng)損壞的斜拉索費(fèi)用約占全橋成本的1/3，因此探索斜拉索風(fēng)致振動(dòng)機(jī)理及尋求有效的振動(dòng)控制措施正受到極大的關(guān)注。
　　 隨著計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)硬件

2、的快速發(fā)展，用數(shù)值計(jì)算來仿真分析流體和結(jié)構(gòu)物之間的相互作用機(jī)理的方法得到越來越多的重視和廣泛應(yīng)用。本文以斜拉索為研究對象，以提高其氣動(dòng)性能和減阻減振為目標(biāo)，研究一種新型的波浪型斜拉索。通過計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對直斜拉索和波浪型斜拉索進(jìn)行三維數(shù)值模擬計(jì)算對比分析，揭示了波浪型斜拉索在減阻減振方面的物理機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，波浪型斜拉索由于其上下表面沿展向方向呈正弦曲線變化，延緩了斜拉索表面自由剪切層的分離，抑制了卡門渦街的產(chǎn)生;在λ/D

3、m=6、a/Dm=0.15情況下的波浪型斜拉索的減阻減振效果較佳，減阻可達(dá)18％且脈動(dòng)升力系數(shù)趨近于0。在此基礎(chǔ)上，我們研究了串并列情況下波浪型斜拉索在不同間距比下的氣動(dòng)干擾效應(yīng)及其復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過對比分析串并列情況下不同波長參數(shù)的波浪型斜拉索和直斜拉索的流動(dòng)結(jié)構(gòu)、壓力系數(shù)以及升阻力系數(shù)的區(qū)別。研究發(fā)現(xiàn)對于串列波浪型斜拉索在小間距比L/Dm＜4.0情況下，不同波長參數(shù)下的波浪型斜拉索的減阻減振效果較直斜拉索均表現(xiàn)不佳;然而，當(dāng)間距比

4、L/Dm＞5.0后，λ/Dm=6和λ/Dm=8參數(shù)下的串并列波浪型斜拉索表現(xiàn)出了良好的減阻減振效果，λ/Dm=6的上游波浪型斜拉索在間距比L/Dm=5.5時(shí)減阻達(dá)15％，而下游波浪型斜拉索減阻則高達(dá)80％，同時(shí)上下游波浪型斜拉索的脈動(dòng)升力系數(shù)都趨近于0，這主要是由于下游波浪型斜拉索仍處于上游波浪型斜拉索自由剪切層的包裹之中且進(jìn)一步延緩了上游波浪型斜拉索剪切層的分離。對于并列波浪型斜拉索隨著間距比的增大，并列斜拉索之間的相互影響逐漸消失，