在两个主要影响因素——风、雨的作用下引发的幅度较大的强烈振动的现象,称为风雨激振。危害巨大,易造成斜拉索疲劳损伤、抗力衰减、结构破坏,影响安全。由于此现象涉及多相耦合,产生环境复杂,影响参数多变,对其复杂产生机理学界尚未达成统一。学界研究表明:风雨激振状态下,拉索表面会形成水线,水线的出现可能与风雨激振现象的产生有重要的关系。对此,在滑移理论基础上,辅助以CFD(计算流体力学)方法,建立模型模拟风雨激振现象,考察各个进风速率条件下的水膜水线运动规律、气动参数的改变和拉索的振频振幅并对其耦合关系进行分析,对风雨激振产生机制进行探究。包含以下具体内容:应用CFD方法,以纳维斯托克斯公式为切入点,采用滑移理论假设,计算瞬态风压力系数,构建水膜运动规律方程;基于达朗贝尔原理思想,以斜拉索节段为研究对象,考虑斜拉索的振动阻尼,构建斜拉索振动方程;应用RNAS理论,引入Spalart-Allmaras湍流模型,计算瞬态升力系数,通过COMSOL软件,建立数值模型,模拟风雨激振现象,并将其与实验现象对比进行验证。应用上述已建模型,研究不同风速、不同风偏角、不同斜拉索倾角工况下的上水线初始形成时间、位置、高度、宽度,分析了上水线形成和形态受不同进风速率、不同风向偏角、不同斜拉索倾角的不同影响。为探究风雨激振机理及水线风洞实验,推动理论发展以及斜拉索设计提供依据。考虑上述已得到的风速、风偏角、斜拉索倾角对上水线形成和形态的影响,设置计算参数,模拟不同风速下的水膜形态,分析上水线的振荡规律,计算了拉索升力时程并进行了频谱分析,得到各风速下斜拉索的振幅振频。考察各个风速条件下的水膜水线运动规律、气动参数的改变和拉索的振频振幅并对其耦合关系进行分析,对其产生机制进行探究。结果表明,斜拉索与上水线由于振动频率相近引发共振,这是风雨激振现象产生的重要的激励因素。