大攻角下典型主梁断面颤振临界风速数值模拟

作     者：刘志文 陈岳飞 陈政清 LIU Zhiwen;CHEN Yuefei;CHEN Zhengqing

作者机构：湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 

出 版 物：《湖南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Hunan University:Natural Sciences)

年 卷 期：2021年第48卷第1期

页      面：82-91页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51778225 51478180) 

主　　题：典型主梁断面 大攻角 颤振临界风速 流固耦合 数值模拟 风洞试验 

摘      要：针对大攻角下主梁断面颤振稳定性问题,基于计算流体动力学软件ANSYS FLUENT用户自定义函数UDFs和动网格技术,结合Newmark-β法建立了桥梁主梁断面二维流固耦合分析方法,采用该方法在不同攻角下(0°、±3°、±5°、±8°)对薄平板和流线型箱梁断面颤振稳定性进行数值模拟研究,并将数值模拟结果与风洞试验研究结果进行了比较.结果表明:薄平板和流线型箱梁断面的颤振临界风速数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好,验证了本文所建立的桥梁主梁断面二维流固耦合分析方法的精度.薄平板断面的颤振临界风速随攻角的增大显著降低;流线型箱梁断面在正攻角范围内颤振临界风速随着攻角的增大而降低,在负攻角范围内颤振临界风速随攻角绝对值的增加先增大后降低;当攻角较大时,薄平板断面和流线型主梁断面均表现出“钝体特征,气流绕过断面前缘时发生分离,沿断面上下缘产生较大的涡,从而导致主梁断面颤振临界风速降低.