斜拉桥斜拉索二维涡激振动的数值模拟研究.pdf

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1、第37卷，第3期公路工程Vo1．37，No．32012年6月HighwayEngineeringJun．，2012斜拉桥斜拉索二维涡激振动的数值模拟研究季小勇，陈文礼(1．湖南省交通建设质量安全监督管理局，湖南长沙410116；2．哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090)[摘要]采用基于RANS方法的SST湍流模型对斜拉桥斜拉索二维(2D)模型涡致振动进行了数值模拟。2D模型建立和网格划分通过专业前处理软件ICEM—CFD来实现。保持2D模型的频率不变，通过改变风速的方法来研究2D模型涡致振动的特性。研究了2D模型涡致振动的幅值，阻力系数以及锁定区域随约减阻尼变化的规

2、律。研究结果表明斜拉索2D模型发生涡致振动时其幅值随着约减阻尼减小而增大，直至稳定到一个常数，同时通过比较发现数值模拟得到的2D模型幅值与试验结果比较接近；锁定区域随约减风速减小而增大；同样2D模型的平均阻力系数在锁定区域随着约减风速减小而增大。[关键词]斜拉索；2D模型；SST湍流模型；数值模拟；涡致振动；锁定[中图分类号]Tu311．3；U448．27[文献标识码]A[文章编号】1674—0610(2012)03—0006—06Investigationonnumericalsimulationof2Dvortex．-inducedvibrationofastaycablein

3、cable-stayedbridgeusingaRANSmethodjIXiaoyong，CHENWenli(1．HunanProvinceAdministrationofQualityandSafetySupervisionAuthorityforCommunicationsCon—struction，Changsha，Hunan410116，China；2．HarbinInstitdteofTechnology，SchoolofCivilEngi—neering．Haerbin，Heilongjiang150090)[Abstract]2Dvortex-inducedvibra

4、tionofastaycableincable-stayedbridgewasnumericallysim-ulatedbyusingtheSSTturbulentmodelthatisbasedonaRANSmethod．The2Dmodelfoundationandgridpartitionwereachievedinthespecialpre—processorsoftwareICEM-CFD．Thecharacteristicsofvor-tex-inducedvibrationwereresearchedthroughchangingthevelocityoffluida

5、ndkeepingthe~equencyofthe2Dmodelconstant．Theamplitude，thedragcoefficientandthelock-inregionofthe2Dmodelthan-gingasthereduceddampingwasresearchedinthepaper．Theresultsindicatethattheamplitudeofthe2Dmodelincreaseswiththereduceddampingdecreasing，uptoaconstant；what~more，theresultsofnumericalsimulat

6、ionsareclosetotheexperiments．Thelock-inregionwidensasthereduceddampingdecreasing．Inthelock—inregiontheaveragedragcoefficientincreaseswiththereduceddampingdecrea—sing．[Keywords]Staycable；2Dmodel；SSTturbulencemodel；NumericalSimulation；Vortex．in—ducedvibration；Lock．in风洞试验这一种传统和主要的研究方法外，研究者0引言开始基于

7、空气动力学原理，采用计算流体动力学技风工程的研究方法主要有风洞试验、理论模型、术，使用数值模拟方法计算大气边界层中钝体绕流，现场测试和数值模拟4种，其中数值模拟是最近从而形成一门新兴交叉研究方向一计算风工程30a在前3种方法的基础上逐步发展起来的。(ComputationalWindEngineering，CWE)。与传统20世纪80年代以来，结构风工程研究除继续采用的风洞试验相比，数值模拟(数值风洞)有着不可言[收稿日期]2011—11—20[基金项目】国家自然科学