悬索桥铰接式吊索涡激振动气动干扰效应数值分析

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1、学校代码10459学号或申请号201212212422密级硕士学位论文悬索桥铰接式吊索涡激振动气动干扰效应数值分析国家自然科学基金项目（51208471）资助项目郑州大学优秀青年教师发展基金（1421322059）资助项目作者姓名：岳明导师姓名：王东炜教授李胜利副教授学科门类：工学专业名称：结构工程培养院系：土木工程学院完成时间：2015年3月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterVIVaerodynamicinterferenceeffectsanalysisofsuspensionh

2、ingedstyleslingProject（51208471）SupportedbytheNationalScienceFoundationofChinaProject（1421322059）SupportedbyDevelopmentFundofExcellentYoungTeachersofZhengzhouUniversityByMingYueSupervisor:Prof.DongweiWang,AssociateProf.ShengliLiStructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringMarch,2015

3、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：曰期:((日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务丨^品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数

4、据库进行捡索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。木人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。日期：她：乂吻！；摘要摘要众所周知，悬索桥是以承受拉力的缆索作为重要承重构件的桥梁，是典型的柔性结构，而由于悬索桥桥梁结构自重轻，阻尼低，在常风速的条件下，悬索桥桥梁及其构件（如主梁、主缆、吊索等）极易发生涡激共振响应，因此，对于悬索桥铰接式吊索的涡激振动研究是很有必要的，也是很有意义的。为了探讨用数值方法研究悬索桥吊索涡激振动现象，本文以某大跨径悬索桥铰接式吊索

5、为背景，采用计算流体力学软件CFX和ANSYS结构建模软件Workbench相结合的流固耦合模拟方法进行悬索桥铰接式吊索的涡激振动数值模拟，模拟得到铰接式吊索发生涡激共振时的相关参数，求出最大振幅及吊索发生涡激共振时的锁定风速，具有一定的工程实用价值。首先，本文参考已有文献分别建立了二维单圆柱绕流模型和二维单圆柱流固耦合模型，分别进行了单圆柱绕流计算和单圆柱流固耦合计算，得到绕流及流固耦合的相关参量，并与已有参考文献进行了对比分析，验证了本文所使用的流固耦合模拟方法的正确性；其次，利用本文的建模方法和流固耦合模拟方法建立并计算了并列两圆柱在两种不同湍流模型（RN

6、G-和SST-湍流模型）下的涡激振动响应，对这两种不同的湍流模型的计算结果进行比较分析，得到相应的结论：在进行并列两圆柱涡激振动数值计算时，两种湍流模型的结果存在一定差异，而且从结果可以看出SST-湍流模型的数值模拟结果更加接近于实验值，SST-湍流模型优于RNG-湍流模型；最后，利用本文的建模方法建立了某大跨径悬索桥铰接式吊索的二圆柱吊索流固耦合模型，采用有限元软件ANSYS对五种不同长度的吊索（D39号、D41号、D44号、D46号和D49号吊索）进行模态分析，以确定吊索的自振频率，进而确定吊索的刚度及阻尼；选取其中的三种吊索（D39号、

7、D44号和D46号吊索）进行涡激振动仿真计算，分别计算了这三种不同长度吊索的涡激振动响应，得到吊索发生涡激振动的锁定风速，发生涡激振动时吊索的最大振幅等，得到结论：D39号、D44号和D46号吊索发生涡激振动的锁定风速依次增大，而D39号吊索的锁定风速较D44号吊索和D46号吊索小得多，说明D39号吊索I摘要在较低风速下最容易发生涡激振动，在实际工程中要做好抑振措施。关键词：悬索桥铰接式吊索涡激振动流固耦合数值模拟湍流模型气动干扰效应IIAbstractAbstractAsisknowntoall，suspensionbridgeisakindofbridges

8、thattakesthe