绕流对称性破缺诱发柔细结构振动研究——以Tacoma大桥风振致毁事故为例

绕流对称性破缺往往对柔细结构产生很大的作用效应,诱发结构振动,严重影响其可靠性和安全性。基于圆柱平面绕流模型,系统分析了实际流体圆柱绕流纵向对称性破缺以及各种情况的横向对称性破缺现象。为了更加深入地理解理论分析的结果,利用Fluent软件对圆柱绕流模型进行了计算机模拟,详细分析了雷诺数为10、20、40、100、200、2000、20000时的绕流情况,结果显示,当雷诺数为200时,流场开始出现横向对称性破缺。在此基础上,以Tacoma大桥风振致毁事故为例,分情况探讨了旋涡同步交替脱落导致的桥面起伏性振动,以及旋涡异步交替脱落导致的桥面扭振。分析结果表明,绕流对称性破缺是诱发大桥振动破坏的直接原因。

空气绕流诱发H型桥面振动的机理分析与模拟——以Tacoma大桥风振致毁事故为例

以Tacoma大桥风振致毁事故为例,研究H型桥面的风振机理.分析了绕流场对称性的破缺及其诱发桥面振动的情况;并根据大桥实际尺寸,采用Fluent软件进行了二维仿真计算.结果表明:桥面低压区从中部逐步形成并顺风向移动,在上下桥面依次交替进行;其二,风速越大,桥面所受的阻力和升力变化周期越小,周期变化速率也越小;其三,升力系数的变化周期约为阻力系数变化周期的两倍,在当时19m/s的风速条件下,升力系数变化的周期约为31.5 s.

Tacoma大桥风振致毁事故机理分析与模拟

以Tacoma大桥风振致毁事故为例,从流体力学的角度系统分析了气流绕过桥体时流场对称性的破缺及其诱发桥梁振动的机理;并通过建立数值计算模型,采用Fluent软件对其进行了仿真计算。结果显示:当风速超过1m/s时,桥面上下侧压力对称性开始破缺,低压区从桥面的正下方(或正上方)逐渐向右移动,跨过右边墙后消失,同时在相反的一侧逐步形成低压区,然后又向右移动并逐渐消失,如此周期交替变化,并且在不同的风速条件下,交替变化的频率不同,其值随着风速的增加而逐步增大,但增长速率却随着风速的增加逐渐减小。