1-6矩形斷面渦激共振的模型尺度效應(yīng)試驗(yàn)研究.pdf

1、大跨度橋梁是現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，世界正進(jìn)入超大跨度橋梁建設(shè)的時(shí)代，而抗風(fēng)性能是大跨度橋梁設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題之一。已有抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法已避免了災(zāi)難性的顫振失穩(wěn)發(fā)生，但鋼箱梁橋的渦激共振問題是困擾抗風(fēng)研究的一個(gè)重要問題。進(jìn)行主梁剛性節(jié)段縮尺模型的彈性懸掛動(dòng)力試驗(yàn)是檢驗(yàn)主梁渦振性能的常用手段。按風(fēng)洞尺寸要求，節(jié)段模型的縮尺比在1/80~1/20左右。然而，已有的一些風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果表明，模型縮尺比的不同會(huì)造成無量綱振幅有顯著差異。其作用機(jī)理尚不明

2、確。本文在國家自然科學(xué)基金的資助下，以1:6矩形斷面對研究對象，對渦激共振的模型尺度效應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，重點(diǎn)討論模型長寬比對渦振振幅、表面脈動(dòng)壓力及其展向相關(guān)性的影響。本論文的主要工作如下：
　　(1)介紹了顫振、馳振，抖振以及渦激振動(dòng)的基本理論，重點(diǎn)并列舉了世界上幾個(gè)比較著名的橋梁渦激振動(dòng)實(shí)例，同時(shí)簡述了本文的研究背景和內(nèi)容。
　　(2)基于渦激振動(dòng)的簡諧力模型闡述了影響渦振振幅的主要參數(shù)，包括脈動(dòng)升力系數(shù)、Strouha

3、l數(shù)（St數(shù)）、反映阻尼和質(zhì)量綜合效應(yīng)的Scruton數(shù)（Sc數(shù)）和渦激力的展向相關(guān)性。同時(shí)對氣動(dòng)外形、雷諾數(shù)、來流湍流等影響上述參數(shù)的因素進(jìn)行了分析。
　　(3)設(shè)計(jì)制作了寬高比為6的一個(gè)大尺度模型（B=72cm，H=12cm）和兩個(gè)小尺度模型（B=40cm，H=6.7m）。大尺度模型長1.54m，相應(yīng)的長寬比為2.14；小尺度模型長分別為1.54m和2.3m，相應(yīng)的長寬比分別為3.85和5.75。進(jìn)行了均勻流場中相同Sc數(shù)時(shí)的

4、節(jié)段模型渦激共振測振試驗(yàn)。結(jié)果表明，三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ途霈F(xiàn)了兩個(gè)明顯的渦激振動(dòng)區(qū)間，第二渦激振動(dòng)區(qū)間的最大振幅大于第一渦激振動(dòng)區(qū)間的最大振幅。且兩個(gè)小尺度模型的最大無量綱振幅基本相同，大尺度模型最大無量綱振幅約只有兩個(gè)小尺度模型的最大無量綱振幅的一半。
　　(4)對三個(gè)模型表面壓力系數(shù)均方差、升力系數(shù)均方差以及相同無量綱振幅下的升力展向相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明 L/B=2.14的大尺度模型的表面壓力系數(shù)均方差、升力系數(shù)均方差及升力展