基于CFD和系統(tǒng)辨識理論的大跨橋梁顫振導數(shù)識別研究.pdf

1、橋梁建設(shè)正日趨大長化，因剛度和阻尼往往較小，其顫振臨界風速也大幅降低，顫振穩(wěn)定性已經(jīng)成為大跨橋梁抗風設(shè)計的關(guān)鍵問題。近年來，隨著計算機性能的迅猛發(fā)展，計算流體動力學的數(shù)值方法趨于成熟，雖然這些方法還不能完全代替風洞實驗，但已成為研究大跨結(jié)構(gòu)風效應(yīng)的另一種有效手段。顫振導數(shù)研究是大跨度橋梁風致振動的一個重要研究內(nèi)容?；诠?jié)段模型風洞試驗和計算流體動力學(CFD)，本文將系統(tǒng)辨識理論引入到了橋梁斷面顫振導數(shù)識別中。 本文采用Flue

2、nt軟件來進行二維斷面的流場模擬。數(shù)值模擬采用強迫振動法，將模型運動的二個自由度解耦，即假定模型分別純豎彎或純扭轉(zhuǎn)運動。編寫UDF函數(shù)來實現(xiàn)二維模型數(shù)值模擬的強迫振動。對薄平板二維節(jié)段模型做了顫振導數(shù)識別，顫振導數(shù)的計算結(jié)果與風洞試驗值有很好的一致性。 將系統(tǒng)辨識理論引入到數(shù)值模擬識別顫振導數(shù)中，在CFD數(shù)值模擬計算中的實現(xiàn)了強迫橋梁斷面運動的指數(shù)脈沖激勵。根據(jù)激勵的位移輸入和CFD數(shù)值模擬的氣動力輸出，通過系統(tǒng)識別獲得橋梁斷面

3、繞流場系統(tǒng)氣動模型的方法進行氣動力仿真和顫振導數(shù)識別。為驗證本文方法的正確性，進行了薄平板顫振導數(shù)的識別，所識別的顫振導數(shù)與傳統(tǒng)數(shù)值計算方法相吻合，驗證了該方法的可靠性。 同時以三汊磯大橋為工程背景，運用該方法進行了顫振導數(shù)識別。將結(jié)果與風洞實驗比較分析表明：采用本文方法得到的計算結(jié)果與橋梁的風洞試驗結(jié)果吻合得較好，再次說明該方法具有足夠的準確性和實用性，可以作為橋梁斷面氣動選型或者顫振分析的有效方法。 與傳統(tǒng)的數(shù)值模擬