CFD方法在大跨度橋梁氣動(dòng)控制措施研究中的應(yīng)用.pdf

1、隨著現(xiàn)代高強(qiáng)度材料以及設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)正向大跨、輕柔的方向發(fā)展，這使風(fēng)對(duì)橋梁的作用愈加明顯，風(fēng)荷載已經(jīng)成為現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的控制荷載之一。自1940年美國(guó)舊Tacoma橋因風(fēng)致振動(dòng)失穩(wěn)倒塌以來，利用控制措施改善橋梁氣動(dòng)穩(wěn)定性的研究己引起極大的關(guān)注，而出于經(jīng)濟(jì)，方便與美觀的考慮，在主梁上采取一些氣動(dòng)措施，是振動(dòng)控制研究的重點(diǎn)。 本文首先闡述了大跨度橋梁風(fēng)致振動(dòng)國(guó)內(nèi)外研究狀況，介紹了大跨度橋梁風(fēng)致振動(dòng)控制的幾種方法，總

2、結(jié)了針對(duì)主梁斷面的幾種有效的氣動(dòng)控制措施，運(yùn)用二維三自由度方法和以往風(fēng)洞試驗(yàn)分析結(jié)果論述了兩種常用的氣動(dòng)控制措施一邊緣風(fēng)嘴措施和中央開槽措施的顫振控制機(jī)理與控制作用，證明了氣動(dòng)控制措施對(duì)顫振控制的有效性。 本文進(jìn)而著重運(yùn)用了CFD方法對(duì)大跨度橋梁的抗風(fēng)性能進(jìn)行了探討和研究，介紹了流體力學(xué)的研究手段及控制方程，敘述了ANSYS軟件中FLOTRAN CFD的分析種類與使用步驟，并利用ANSYS建立了蘇通大橋主梁斷面的有限元模型，采用

3、雷諾時(shí)均N-S方程，引入標(biāo)準(zhǔn)K-ε雙方程湍流模型對(duì)斷面進(jìn)行數(shù)值模擬，提取了斷面在不同攻角下的靜力三分力系數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)也作出了斷面周圍流場(chǎng)的壓強(qiáng)分布圖與速度分布圖。對(duì)比結(jié)果顯示，用CFD方法計(jì)算出的三分力系數(shù)與試驗(yàn)值吻合的相當(dāng)好，有力的證明了ANYSYS中CFD的強(qiáng)大功能與計(jì)算結(jié)果的可靠性。 結(jié)合前面所作內(nèi)容，本文進(jìn)一步運(yùn)用CFD方法研究了采取氣動(dòng)措施后各種主梁斷面的抗風(fēng)性能，重點(diǎn)考慮了兩種氣動(dòng)措施