为了研究飞机的纵向气动参数(CLα、CDα、Cmα、Cmα̇、Cmq)以及平飞速度(Lw)、翼载荷(V0)等参数对抗风性能的影响,在满足MIL-F-8785C中规定的一级飞行品质条件下首先,选取5种代表机型对其进行风场扰动下的动态响应仿真计算,得到了这5种飞机在阵风风场和紊流风场扰动下的航迹和姿态角响应;然后,逐个改变飞机的纵向气动参数及平飞速度、翼载荷等参数,对不同参数的抗风性能影响进行灵敏度分析;最后,分析得到,对于同一架飞机,增加升力线斜率、俯仰阻尼系数、平飞速度这3个参数的绝对值会让飞机纵向抗风性能变好,增加静稳定裕度、翼载荷这2个参数的绝对值会让飞机纵向抗风性能变差。该结论可以为飞机设计过程中就如何提高飞机的抗风性能提供参考。

为研究分体三箱断面主梁桥梁的抗风性能并提出有效的气动优化措施,基于某公铁两用分体三箱断面主梁大跨度斜拉悬索协作体系桥梁,开展了不同风攻角、不同紊流度流场以及5种不同气动措施下的节段模型风洞试验。结果表明,箱体分离会使主梁断面颤振临界风速大幅提高,但会造成箱体间流场的复杂化从而带来涡激振动(VIV)问题。成桥状态原始断面0°、±3°攻角下均发现了扭转VIV,最大扭转振幅1.238°;颤振临界风速均高于97.3 m/s。桥面抑流板、不同检修轨道位置及梁底导流板3种措施对扭转VIV抑制效果不理想;箱体间隙处加装均布纵向格栅可有效抑制扭转VIV,且透风率越小优化效果越明显,但透风率小于23%的格栅会造成颤振临界风速的下降;10%透风率格栅与下中央稳定板组合措施在完全抑制扭转VIV的同时保证了桥梁的颤振性能。基于计算流体动力学(CFD),得到...

户外大型单立柱广告牌属于风灾易损性结构,为优化其在最不利风向角下风压分布和风阵响应,基于空气动力学原理,利用Fluent分析软件对广告牌结构的风荷载特性进行数值模拟,并与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,基于不同矢跨比设计6种单立柱三面广告牌形状优化方案进行对比分析.结果表明各面板负风压最大值均出现在侧面及面板边缘处,其绝对值大小为最大正风压值的2倍;对比形状优化后的模型,发现外凸形相对于内凹形而言有明显的减风压优势;当结构为外凸形矢跨比S/L=1/9时,最大正风压和最大负风压值均在1000 Pa左右,相比平面广告牌,结构所受的压力与吸力作用比较均衡,很大程度上减少了结构上的极值风压,为最优工况.

仙新路过江通道主桥为跨径布置(580+1760+580)m的悬索桥,桥塔高267 m,加劲梁采用整体式闭口钢箱梁。为研究该桥运营阶段抗风性能,通过1∶50缩尺比加劲梁节段模型风洞试验分析大桥的驰振性能及提高大桥颤振性能的气动措施;通过1∶140缩尺比全桥气弹模型风洞试验,验证大桥的颤振、静风稳定性,并研究桥梁的抖振响应。结果表明该桥在常遇风攻角范围内(-3°~+3°)不具备发生驰振的必要条件,加劲梁断面具有良好的驰振稳定性;加劲梁原始断面的颤振稳定性不满足规范要求,在中央防撞护栏间增设0.67 m高中央稳定板后,颤振临界风速高于颤振检验风速并具有一定的富余量;采用优化措施后,大桥具备良好的静风与颤振稳定性,加劲梁、桥塔在设计风速下各测点抖振响应值较小且均未发生不稳定振动或发散性振动。

为对比研究嵌套网格模拟结果与传统网格模拟结果间的差异,分别采用传统网格方法和嵌套网格方法开展了扁平钢箱梁气动特性参数识别研究.首先,基于理想平板模型,将2种网格的三分力系数和颤振导数识别结果与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的准确性.其次,分别基于2种网格建立了某大跨度悬索桥主梁断面模型,开展气动参数识别,并对比2种模型结果.结果表明采用嵌套网格数值模拟得到的理想平板三分力系数和颤振导数均与理论值吻合良好;基于嵌套网格方法可有效识别扁平钢箱梁断面的静力三分力系数和颤振导数;嵌套网格方法可以降低不同风攻角工况下的网格划分工作量,有效解决网格畸变过大的问题.

为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的全飘浮体系斜拉桥,桥塔高度超过270 m。为了检验桥塔在施工阶段的抗风安全性,采用ANSYS软件分析该桥北塔结构动力特性,并制作缩尺比为1∶100的自立北塔气动弹性模型进行风洞试验,研究桥塔自立状态在均匀流场、紊流场中的涡振和驰振响应,以及在紊流场中的抖振响应。结果表明:桥塔自立状态在均匀流场中检验风速范围内仅发生了微小的涡振,未发生驰振现象;在紊流场中检验风速范围内桥塔未发生明显的涡振、驰振等现象;在紊流场中施工阶段设计基准风速作用下,桥塔顺桥向抖振位移远大于横桥向抖振位移,当风向角为15°及60°~75°时,桥塔塔顶顺桥向抖振位移均方根最大,为62~67 mm,不影响桥塔施工安全。