桥梁结构三维气动导纳研究

介绍并阐明了用于结构抖振分析的气动导纳函数的概念，讨论了目前采用的导纳函数并指出其局限性，导出了不同情况下适用于薄板的导纳函数，指出三维气动导纳函数能反映结构外形、脉动风场特性及折减频率的综合影响，是符合工程实际的，最后，总结了风洞试验中进行气动导纳函数研究的2类方法。     

现行规范桥梁气动导纳理论局限性的分析

为准确描述气动导纳对抖振的影响,针对我国现行规范气动导纳函数局限性的问题.通过对气动导纳函数的全面理论分析,提出了影响气动导纳的各种因素;并通过编程计算实例和风洞试验证明了现行气动导纳函数的局限性,指出了需要一个完整的气动导纳理论体系。研究结果为较好把握桥梁抖振的理论分析及工程应用提供理论依据。     

现行规范桥梁气动导纳理论局限性的分析

为准确描述气动导纳对抖振的影响,针对我国现行规范气动导纳函数局限性的问题.通过对气动导纳函数的全面理论分析,提出了影响气动导纳的各种因素;并通过编程计算实例和风洞试验证明了现行气动导纳函数的局限性,指出了需要一个完整的气动导纳理论体系。研究结果为较好把握桥梁抖振的理论分析及工程应用提供理论依据。     

桥梁结构气动导纳研究回顾及其新进展

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数,国内在这方面的研究几乎处于空白阶段.在分析文献资料的基础上,系统地介绍了气动导纳函数的来源、历史研究及经验公式等.并对作者在气动导纳研究方面的最新成果和进一步需要进行的工作进行了简单介绍,从而为今后的研究工作提供了参考.     

桥梁结构气动导纳研究回顾及其新进展

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数，国内在这方面的研究几乎处于空白阶段。在分析文献资料的基础上，系统地介绍了气动导纳函数的来源、历史研究及经验公式等，并对作者在气动导纳研究方面的最新成果和进一步需要进行的工作进行了简单介绍，从而为今后的研究工作提供了参考。     

扁平双边肋主梁桥梁断面气动导纳互功率谱识别方法探讨

以湖北荆沙长江大桥为背景,通过紊流场测力试验对气动导纳的互功率谱识别法进行了研究。通过与传统方法比较,发现互功率谱法计算得到的等效气动导纳整体上偏低,且低于Sears函数,但随折减频率变化的趋势上看,与传统算法无明显差异。由互功率谱法计算得到的复气动导纳计算抖振力,并进行频谱分析,与实测抖振力自功率谱比较发现,计算得到的抖振力自功率谱随折减频率变化的趋势与实际抖振力自功率谱吻合较好,但存在一定数量上的差异。通过对紊流度为6%、10%、20%的三种紊流场中-5°~+5°风攻角下计算值与实验值的比较发现,计算抖振力谱与实际抖振力谱的相对差异没有随紊流度和来流风攻角变化而变化的趋势,且相对差值较为稳定。     

刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应

为了更准确地计算桥梁抖振响应, 以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较. 研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.      

桥梁抖振响应中联合承载函数的计算

利用机翼升力面理论分析了桥梁抖振升力沿跨向的相关函数。结果显示,该相关函数大于脉动风沿跨向的相关,表明片条理论有一定的局限性,基于片条理论的联合承载函数低估了结构对风力的响应。提出了桥梁抖振响应中计算联合承载函数应采用的升力相关函数。     

大跨度铁路斜拉桥非线性时域抖振分析

通过脉动风速场模拟，获得了桥梁结构时域化风荷载，在此基础上，采用大跨度桥梁抖振的时域分析法，以一大跨度铁路斜拉桥为工程背景，对大跨度铁路斜拉桥抖振的非线性行为进行了分析．分析中综合考虑了结构几何非线性和气动非线性，其中结构几何非线性因素包括拉索垂度、内力引起的梁-柱效应及结构大变位等，气动非线性因素包括攻角效应、自激力等．非线性运动方程采用双重迭代法求解，以提高迭代的收敛性．非线性时域抖振分析和线性分析结果的比较表明，非线性因素会增大结构的抖振响应．     

刚性支承桩纵向振动的半解析解

从三维轴对称土模型出发,考虑桩周土体的三维波动效应,对均质滞回材料阻尼土中完整端承桩在垂直协和激振力作用下的纵向振动特性进行分析,求解得到桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅里叶逆变换,求得半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度导纳时域响应半解析解.     

都市快轨列车圆形与矩形隧道运行气动特性数值分析

基于连续性方程Reynolds时均Navier-Stokes方程以及RNG k-ε湍动能模型方程对都市快轨列车隧道运行的空气动力流场进行数值计算.研究在以160 km/h隧道运行速度分别通过圆形和矩形隧道的工况下,从列车进入隧道直至整车完全驶出隧道的空气阻力以及车体表面压力变化情况,并对圆形及矩形隧道流场特性进行对比.计算结果表明:列车在矩形隧道和圆形隧道运行过程中的最大阻力分别达到15 458.5 N和13 829.3 N,最大表面压力分别达到4252.3 Pa和3 815.8 Pa.在两种隧道中运行的列车阻力变化规律及列车表面压力变化规律相同,矩形隧道运行时列车的最大阻力与圆形隧道相比增加了14.3％,表面最大压力增加了l3.8％.     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变．基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SST k-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350km／h的速度在25m／s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用．结果表明：在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角（0～90°）的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究．     

横风中高速列车以及桥梁的气动特性研究

运用通用的流体动力学软件FLUENT,利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程、SST湍流模型,采用有限体积法分析计算了车辆断面、32 m箱型简支梁桥断面以及两者组合体在15 m/s横风作用下受到的阻力、升力和倾覆力矩系数。数值分析结果表明,在横向风的作用下,发现车辆在简支梁桥上时,车辆受到的升力系数大于车辆单体的情况,倾覆力距系数明显小于车辆单体情况,而此时简支梁桥的升力系数明显小于简支梁桥单体情况。     

Comparison of gas particle flow prediction from large eddy simulation and Reynolds-averaging Navier-Stokes modeling

In order to account for the effect of particle existence on gas-particle turbulence flow in large-eddy simulation (LES), a new gas-particle turbulent kinetic energy subgrid-scale (SGS) turbulence model is established, and the effect of particle wake is also considered in gas turbulent kinetic energy SGS turbulence model. Simulation of gas-particle turbulence flow in backward-facing step is carried out by LES using present model and by unified second-order moment (USM) model. The prediction statistical results including mean velocity and fluctuation velocity by LES using present model are in reasonable agreement with the experimental results. It is shown that present model is with higher calculating accuracy than USM model, which indicates that the turbulent kinetic energy SGS turbulence model is suitable.     

动车组明线运行空气动力学数值仿真

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和K-ε双方程湍流模型,建立了带有车轮的200 km/h动车组模型,对其明线运行的外流场进行了空气动力学仿真.并对列车壁面附面层网格进行了细分,得出压力、速度的分布规律,针对网格划分对计算结果的影响进行了探讨.得出如下结论：列车的阻力系数为0.436,升力系数为0.014;此型200 km/h动车组车尾的安全避让距离为6 m;当加密附面层网格使y＋从2200减小到55时,阻力系数提高15%.     

三维空间大气紊流场生成与扩展方法

为了提高飞机穿越大气紊流场时的实时飞行仿真逼真度,提出了三维空间大气紊流场的生成与扩展方法。采用Von Karman模型,在频域空间直接进行蒙特卡罗法随机抽样,经三维傅立叶逆变换得到三维空间大气紊流场。基于傅立叶变换的复共轭对称特性,生成实的紊流场。在飞行仿真过程中,对预先生成的无因次紊流场进行有因次化,保证紊流场尺度和强度随飞行高度动态变化。运用基于对称扩展的紊流场扩展方法,保证生成的局部空间紊流场有效扩展为大范围连续紊流场。仿真结果表明:生成的三维紊流场在对称扩展前、后均符合Von Karman模型,且与基于紊流场相关函数矩阵的生成方法相比,新算法计算速度快,存储空间需求少,更适于实时飞行仿真。