【摘 要】
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众所皆知,方形截面普遍应用于工程结构,如大跨度悬索桥的桥塔、高层及超高层建筑,等等。但是,在设计这些结构的时候,往往需要考虑风荷载对其的影响。例如,丹麦Storebaelt East Bridge跨海大桥的桥塔,当处于复杂的风环境中时,发生了不同幅度的振动。大跨度悬索桥桥塔的微幅振动可以诱发主缆的振动,严重威胁桥梁使用的安全性、稳定性及舒适性。因此,研究者们有必要采取措施控制方形截面复杂的风致响应
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众所皆知,方形截面普遍应用于工程结构,如大跨度悬索桥的桥塔、高层及超高层建筑,等等。但是,在设计这些结构的时候,往往需要考虑风荷载对其的影响。例如,丹麦Storebaelt East Bridge跨海大桥的桥塔,当处于复杂的风环境中时,发生了不同幅度的振动。大跨度悬索桥桥塔的微幅振动可以诱发主缆的振动,严重威胁桥梁使用的安全性、稳定性及舒适性。因此,研究者们有必要采取措施控制方形截面复杂的风致响应。现有的控制主要包含两类,主动控制方法和被动控制方法,本文基于主动定常射流控制原理,提出了三种控制方法来抑制方柱尾流的不稳定性,并削弱由方柱尾流导致的作用在方柱上的高脉动的气动力。本文主要进行了如下研究:(1)基于前后驻点处联合射流控制方法,采用PIV技术拍摄开槽方柱尾流场图像,并与无控状态下的方柱尾流场进行对比,评估前后驻点联合射流的控制效果。通过POD分析,分析方柱尾流场能量占比并重构流场,时均及瞬时流场分析和线性稳定性分析方法,从多个角度证明联合射流控制法的优越性。(2)基于前角点定常吸气控制方法,采用流动可视化技术拍摄开槽方柱尾流场的图像,评估前角点定常吸气控制方法的控制效果。通过POD分析方柱尾流场能量占比并重构流场,结合时均及瞬时流场分析和线性稳定性分析方法,探究这种控制方法对方柱尾流场的影响。此外,还通过拍摄方柱前角点处的流动分离,揭示前角点定常吸气方法的控制机理。(3)基于后驻点定常射流控制方法,对开槽方柱尾流场进行流动可视化研究,采用POD方法分析方柱尾流场能量占比并重构流场,结合时均尾流场及DMD方法,探究在后驻点定常射流控制下,方柱尾流场的变化。此外,还通过时均及瞬时流场分析和线性稳定性分析,从多个方面评估这种控制方法。
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