结合真实海况数据,分别采用Pierson-Moskowitz波浪谱法和三参数威布尔分布对波浪、海流数据进行处理。将处理后的数据代入DNVGL-RP-F105规范提供的响应模型,计算不同组合海况下悬跨管道的涡激振动(VIV)响应应力以及响应频率。然后根据响应应力和响应频率,按照Palmgren-Miner线性疲劳损伤累积理论对悬跨管道的疲劳寿命进行校核。最后以某输气管道为算例进行计算,给出了海底管道疲劳寿命的计算方法和计算流程。

涡激振动发电装置是一种新型的利用水流发电的可再生能源装置,文中对不同类型的能够将线性运动转变为回转运动的机构进行对比,分析其优劣性,得出最适合该发电装置的机构。同时提出一种新的串联装置,以实现2台发电装置共用1台发电机,达到降低成本的目的。对提出的串联机构进行了运动仿真,验证了其运动可行性。该设计旨在通过优化涡激振动发电装置的部分机构,以提高能量转换效率。

该文研究顶张力立管参激-涡激耦合振动计算方法和动力特性。考虑立管顶端动边界条件,建立顶张力立管模型,研究其在剪切流中的涡激振动响应和参激-涡激耦合振动响应。提出立管的动力响应分析方法,分析参数激励对立管横向涡激振动的影响。结果表明,立管的横向振动响应频率存在0.5倍参激亚谐成分,参数激励对于立管横向振动具有重要影响。

为了研究列车与分离式三箱梁之间的气动干扰,进行了一系列风洞试验,重点研究了气动干扰对主梁和列车的三分力系数及主梁涡振性能的影响。采用列车和主梁的节段模型进行静力三分力测试和涡振试验。结果表明分离式三箱梁与列车之间存在显著的气动干扰效应。当单列车存在时,列车和主梁之间的相对水平位置对主梁的三分力系数影响不大。当双列车会车时,主梁的阻力系数较无列车和单列车时显著减小,且背风侧列车受到的气动力先突降后陡增,气动力的剧烈波动会引起列车的振动,对行车安全及舒适性不利。停靠在主梁上的列车对分离式三箱梁的涡振性能产生不利影响,会引起分离式三箱梁新的竖向涡振,且当列车位于迎风侧轨道上时,主梁扭转涡振振幅显著增加。

无砟轨道高速铁路斜拉桥跨度较大,常采用箱形断面主梁,在桥梁建设和运营过程中涡激振动问题不可忽视。以阜淮高速铁路颍河斜拉桥为工程背景,对主梁断面绕流进行数值模拟以及流固耦合求解,研究主梁断面的气动力参数以及竖向涡振响应。针对可能出现的明显涡振进行气动优化,并分析涡振响应对列车行车稳定性的影响。结果表明在0°、±3°和±5°五种攻角下主梁原始断面均出现了竖向涡振,最大竖向涡振振幅均较小;在+5°攻角下主梁原始断面出现明显的竖向涡振,在检修车轨道内侧加设导流板,可显著减小主梁断面的涡振响应;涡振时最大振幅对应列车行车安全性满足要求。

基于计算流体力学方法,以深圳市拟建山谷沟壑处景观桥为研究对象,建立三维仿真节段模型进行气动性能研究。首先研究节段桁架模型在对称边界条件下的合理性,得出可以利用节段模型来代替三维整桥进行数值模拟。然后通过比较三维整桥模拟与国内现行规范中桁架桥气动参数选取方法,做出检验并提出改进建议。以桁架桥结构截面的外轮廓和实面积比作为控制条件建立二维等效模型,采用4种二维圆管桁主梁CFD计算简化模型,并计算了在-5°、-3°、0°、3°、5°攻角情况下的桁架桥梁静力三分力系数。同时基于非定常时程曲线,对4种二维等效模型附近的空间流场结构、涡振性能差异进行了对比。

目前,能源问题日益紧张,尤其是电力资源短缺直接影响着经济发展的命脉,采用清洁能源成为必由之路,而广泛使用的水平式风力发电机存在诸多缺陷。文章提出了一种基于气动弹性共振的具有良好使用性能的无叶发电风机,就该无叶发电风机的理论基础及可行性展开研究,运用理论方法求解这一流固耦合过程存在计算上的局限性,而应用有限元分析则可以压缩工作量。研究成果可为后期制造相关产品提供理论支撑。

为研究检修车轨道位置与导流板对宽体扁平箱梁断面涡振性能的影响,以深中通道伶仃洋大桥(大跨度宽体扁平钢箱梁悬索桥)为背景,通过1∶25节段模型风洞试验测试了主梁的涡振响应,并采用计算流体动力学方法(CFD)对断面的二维流场进行了模拟.结果表明增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离l能够显著提高宽体扁平钢箱梁的涡振性能,当l≥Wb/6(Wb为主梁底部宽度)时,可完全消除宽体扁平箱梁在各风攻角下的涡激振动;在检修车轨道处设置17°倾角的内侧或双侧导流板均能够显著抑制梁体的涡激振动,且抑制效果相同,当l≥Wb/10时,布置导流板可完全消除梁体的涡激振动;增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离以及设置导流板均是通过消除断面下游斜腹板处的尾流漩涡,从而降低梁体受到的周期性涡激力,达到抑制主梁涡振的效果.

潭州大桥主桥为314m独塔双索面斜拉桥，主梁采用半开口分离双箱断面钢箱梁结构，为研究该桥特殊主梁断面的风致振动问题，提出有效的控制措施，通过制作该桥主梁节段1∶40缩尺模型进行一系列风洞试验，研究分析了主梁半开口分离双箱梁断面的涡激共振响应特性、漩涡脱落原因及其气动优化措施等。结果表明:半开口分离双箱梁断面在+3°风攻角下发生大幅竖弯涡振，振幅超过公路桥梁抗风设计规范的限值;来流上游侧人行道墙式防撞护栏是导致涡激振动发生的最主要原因，检修车轨道和检修道栏杆对竖弯涡振起放大作用;设置检修车轨道遮风板可以一定程度降低涡振振幅，但作用有限。使用高透风率的钢结构人行道防撞护栏能够有效降低竖弯涡振振幅，可满足桥梁抗风设计规范的要求。

以涡激振动海流能利用为工程背景,在流速范围为0-0.75m/s的自循环水槽中开展了直径为6cm的单自由度圆柱涡激振动试验研究,分析了5种不同形状端板、7种不同尺寸矩形端板条件下圆柱涡激振动的响应规律,提出了适用于能量利用的端板形状与合理尺寸。研究结果表明：5种端板中最有利于能量利用的为矩形端板,最不利的为无端板;矩形端板圆柱的振幅和频率为无端板圆柱的1.38倍与1.25倍;利于增强振动的矩形端板顺水流方向长度应控制在1.5-2倍圆柱直径范围内。