基于数值模拟下π型断面气动选型

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1、分类号:U44，U4510710-2012121094硕士学位论文基于数值模拟下π型断面气动选型屈东洋导师姓名职称杨光辉教授申请学位类别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年4月15日论文答辩日期2015年5月30日学位授予单位长安大学ThePneumaticSelectionofπ-SectionBasedontheNumericalSimulationAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：QuDongyangSupervisor：Prof.YangGuanghuiChang’anUn

2、iversity,Xi’an,China摘要随着我国桥梁建设的不断推进，越来越多的大跨径桥梁以城市地标的身份出现在人们面前，在其建设过程中也出现了各种各样未知的难题需要桥梁建设者们去研究解决，特别是桥梁建设或运营期间所出现的风致振动现象，已逐渐成为大跨度桥梁建设的决定性因素。当前，桥梁工程师主要通过风洞试验来解决桥梁在实际风场中的抗风性能等相关问题，然而，风洞试验具有周期长、费用高、基础设备要求苛刻等一些客观因素，特别是在先期风洞试验结果不理想情况下所进行的重复试验，费时费力。随着计算流体力学的发展，数值风洞作为一种全新的研究手段，逐渐被科研工作者应用于桥梁

3、抗风性能研究等相关领域。本文在与风洞试验对比的基础上，提出装配式的主梁断面组合设计形式，用于数值模拟下的气动断面选型，无论其单独应用抑或指导后期风洞试验，均具有重要意义。本文以某π型主梁断面斜拉桥为背景，在分别进行主梁节段模型测力、测振风洞试验的基础上，选取三种气动措施进行主梁装配组合，通过数值模拟对比主梁静三分力系数，主梁断面尾流特性分析，及二维断面颤振临界风速值等，在无需计算桥梁动力特性的前提下进行断面气动选型，选取方案可用于解决风洞试验过程中可能出现的桥梁风致振动现象，对最终主梁断面形式的确定具有十分重要的指导意义。经模拟，其结论与风洞试验结果一致。此

4、外，研究发现数值模拟可用于分析不同气动措施下对绕流特性的改变，对于各气动措施尺寸的确定亦可达到预期效果，本文方法可用于指导π型断面气动选型设计。关键词：风洞试验数值模拟气动选型尾流特性静三分力系数颤振临界风速IAbstractWiththedevelopmentofChina'sbridgeconstruction,moreandmorelong-spanbridgesappearedinfrontofpeopleasacitylandmark.Duringtheprocessofconstruction,thereareallsortsofunknownp

5、roblemsneedbridgebuilderstosolve.Especiallythewind-inducedvibrationphenomenonduringtheconstructionoroperationhasgraduallybecomethedecisivefactorfortheconstructionoflargespanbridges.Atpresent,thebridgeengineermainlyusewindtunneltotestbridgewindresistanceintheactualwindfieldandrelate

6、dissues.However,windtunneltestshasalongcycle,highcostandsomeobjectivefactors,likebasicequipmentdemanding,especiallyinearlywindtunnelexperimentisnotconductedideally,repeating,time-consumingandlaborcostly.Withthedevelopmentofcomputationalfluiddynamicsandnumericalwindtunnel,researcher

7、sgraduallyappliedthesenewmethodsinbridgewindresistancestudies.Basedonthecomparisonwithwindtunneltest,weproposethegirdersectiondesignintheformofcombinationassemblytypeforthenumericalsimulationoftheaerodynamiccrosssectionselection.Thiswillhasgreatimportanceregardlessoftheindividualor

8、thelateapplicationguidance