为揭示半潜式平台涡激运动的影响机理,采用剪切应力输运SST k-ω湍流模型数值模拟了方形四立柱半潜式平台在均匀流作用下的涡激运动特性。分析了平台在0°、15°、30°和45°流向角时的横荡、纵荡和艏摇运动响应,以及流向角对运动幅值和涡激力的影响。研究表明流向角对运动幅值和涡激力均有较大影响。大多数流向角下,横荡幅值大于纵荡,但仍处于一个数量级,纵荡不可忽略;在系泊刚度系数较小时,艏摇最高可达25°以上,同样不可忽略;此外,还发现与圆柱结构涡激运动不同,方形四立柱平台往往呈现出涡激运动和驰振相结合的特点,这可能与流向角及结构特征有关。在不同流向角下,升力系数和艏摇力矩系数主频率比始终保持为11,可以推断艏摇由横荡主导。

针对H型吊杆易发生驰振失稳的问题,以曾家岩嘉陵江大桥H型吊杆为研究背景,通过节段模型测振试验和CFD数值模拟的方法分别研究了腹板、翼板在较低开孔率下单独开孔以及腹板、翼板同时开孔时开孔率对吊杆气动性能的影响规律;同时为规避开孔断面可能出现压杆失稳的风险,首次提出了在腹板两侧设置气动稳定板的抑振措施,通过多工况对比试验得到气动稳定板尺寸参数的最优取值,并从驰振系数及流场可视化图的角度解释了气动稳定板的抑振机理,证明了此新型抑振措施的有效性。整体结果表明:原断面存在驰振现象;腹板或翼板在较低开孔率下单独开孔并不能避免驰振的发生;腹板和翼板同时开孔能消除驰振现象,但一定程度上会产生竖弯涡振现象,增大翼板开孔率可降低涡振幅值,但腹板开孔率并不是越高越好,而是存在一个较优区间,腹板和翼板开孔率分别

为提高钢-混叠合窄梁的抗风性能,以山区大跨窄梁悬索桥——紫坪铺特大桥为背景,采用节段模型风洞试验对其加劲梁气动稳定性及其抑振措施进行研究。风洞试验观察到加劲梁原始断面在负攻角下会发生驰振发散,基于此,采用节段模型动力试验对比了调整检修道位置、调整防撞护栏透风率、设置下稳定板、设置水平导流板等气动措施的驰振抑振效果,并进一步通过节段模型静力试验进行检验。结果表明检修道置于梁底的驰振抑振效果略好于置于桥面边缘;不同程度封闭防撞护栏或采用下稳定板反而会使结构的气动性能劣化;采用增设水平导流板及下移检修道的组合气动优化措施可大幅提高驰振临界风速,明显改善气动性能。

安装亮化灯具后，斜拉索的气动外形发生明显改变，可能诱发不稳定振动，从而威胁结构的安全，因此有必要对安装亮化灯具后斜拉索的气动性能进行研究.以某大跨斜拉桥为研究背景，选取3种直径的斜拉索设计三维模型，通过风洞试验得到两种灯具安装方案的阻力系数、升力系数、Strouhal数和驰振系数，据此研究安装亮化灯具后斜拉索的驰振特性及旋涡脱落特点.研究结果表明:由于方案一中铝槽的存在，发生驰振的概率较大;将灯具直接固定于拉索表面的方案二产生驰振的概率较低，但旋涡脱落强度与频率并无明显区别;风偏角对旋涡脱落频率与强度产生较大影响.研究结果可为同类型工程提供参考.

大跨度桥梁由于其结构轻柔,容易出现静力失稳现象及各种形式的风致振动。通过对节段模型风洞静力三分力试验验证了某宽幅闭口箱梁悬索桥没有出现驰振的可能,并对全桥进行了几何非线性静风稳定分析,得到该桥的静风失稳临界风速。通过风洞弹性悬挂节段模型试验,得到了该桥的颤振临界风速。分析了阻尼比对于颤振临界风速的影响,试验结果表明阻尼比对于颤振临界风速影响不大。在风洞中观察到该桥成桥态在+3°、+5°攻角会出现扭转涡激振动,提高阻尼比可以有效降低涡振振幅。

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。

文章采用计算流体动力学软件Fluent中的SST k-ω湍流模型在雷诺数为6.8×10^4的条件下对圆柱和带圆弧圆柱的绕流情况进行二维数值模拟。首先计算了圆柱的阻力力系数与斯托罗哈数并与参考文献进行对比,以保证网格划分与边界条件的正确性。之后对不同角度下的带圆弧圆柱进行了数值计算,得到了绕流流线图、升力系数、阻力系数、斯托罗哈数、驰振力系数,并与圆柱的计算结果进行比较。研究结果表明:在不同角度下,带圆弧圆柱的模拟结果与圆柱相比差异明显;带圆弧圆柱的驰振力系数存在小于零的区域,有发生驰振的可能性。

以圆柱和方柱组合柱体为研究对象,采用二维非稳态RANS数值模拟方法,研究了4种组合柱体在不同攻角下的气动特性和流动特性。研究结果表明:各柱体均有驰振现象发生,1 C柱体驰振响应明显低于其他柱体。各柱体在所有攻角下,Strouhal数呈现先上升后降低的趋势,最后趋于平稳;在所研究的各柱体中,1 C柱体的气动特性最优,8 C柱体气动特性最差;对各柱体的流动模式进行了分析,在5°风向角附近时,各柱体主要为主分离流动模式,在20°~45°之间流动模式由单一次级涡