基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动数值模拟研究

为提高双幅钢箱梁涡激振动性能,以某三跨钢箱连续梁桥为研究背景,提出了基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动抑制措施。采用计算流体动力学方法研究了主动吸气控制措施对双幅钢箱梁涡激振动的抑制效果。结合Fluent用户自定义函数(user defined function,UDF)和“动网格”技术,计算了双幅钢箱梁的涡激振动响应。通过对比风洞试验和数值模拟计算结果,验证了数值模拟方法的可靠性。从能量输入机制、流场等角度分析了主动吸气控制措施的抑振机理。研究结果表明,主动吸气控制措施能有效抑制双幅钢箱梁的涡激振动。吸气源的布置及吸气气流速率的大小均会影响对涡激振动的控制效果。吸气气流与回流相互作用,从而有效地抑制了桥梁的涡激振动。

低雷诺数中等间距串列双方柱涡激振动的数值模拟

为研究典型间距比串列双方柱的涡激振动特性及其耦合机制,对雷诺数为150、柱心间距比分别为2.0和4.0的串列双方柱涡激振动进行了数值模拟,探讨了方柱振动响应随来流折减速度的变化规律,以及周围流场的流态与其演变过程,重点分析了下游方柱的能量输入机制.两方柱在不同柱心间距比下均以横流向振动为主,柱心间距比为2.0时,均在双涡脱流态内发生“弱锁定”(即方柱在振动锁定区的振动频率锁定值远小于1.0),其横流向最大振幅皆出现在振动锁定区内且上游方柱振幅较大;在振动锁定区内,上游方柱平均阻力系数的激增导致平均柱心间距急剧减小,扰乱了下游方柱的气动升力对振动的能量输入,导致其尾流中的旋涡极不稳定.柱心间距比为4.0时,仅下游方柱在剪切层再附流态内发生“锁定”,两方柱的横流向最大振幅均出现在振动锁定区外,但上游方柱振幅远小于下游方柱,这是由于两方柱脱落的旋涡相互融合,使得气动升力对下游方柱的能量输入增强,横流向振幅和旋涡的横流向间距随之增大,造成下游方柱的尾流模态为双涡脱流态内的平行涡街模态.此外,下游方柱的横流向振幅在剪切层再附流态内也会出现较明显的极值,其对应的尾流模态均为剪切层再附流态内的平行涡街模态.