桥梁风致振动的能量特征研究

本书主要论述了桥梁风致振动的能量转换机理以及驱动桥梁振动的流场演化特征。从能量角度出发在宏观和细观两个层次上研究了风振动过程中的能量转换机理。在宏观层次上从二维两自由度耦合颤振分析方法入手建立了耦合颤振能量分析框架,应用该分析方法研究了平板、箱梁断面耦合颤振过程中能量在扭转自由度和竖向自由度之间的传递和反馈机制,从能量角度揭示了耦合颤振的发生机理。在细观层次上采用粒子测速技术和计算流体动力学相结合的研究手段分析风致振动的流场机制。采用本征正交分解技术研究模型表面压力的分布特点,结合分块分析的思路解释了颤振过程中气流能量是如何输入到振动系统中的。

前言
第1章概述
1.1桥梁风致振动
1.2桥梁颤振机理研究现状
1.2.1古典耦合颤振
1.2.2分离流颤振
1.2.3多模态颤振
1.3颤振能量转换机理研究
1.4颤振机理研究手段
1.4.1传统方法
1.4.2PIV流场测试技术
1.5研究思路
1.6主要研究内容
第2章二维耦合颤振能量转换的宏观机理研究
2.1宏观层次的颤振能量转换分析框架
2.2耦合颤振能量方程的建立
2.2.1广义的颤振运动控制方程
2.2.2考虑阻尼影响的竖向和扭转简谐振动方程形式
2.2.3耦合颤振能量方程
2.2.4应用能量方程确定弯扭的幅值比和相位差
2.3扭转振动颤振能量分析
2.3.1竖向振动产生的气动升力矩输入到系统能量
2.3.2扭转气动阻尼产生的能量
2.3.3扭转气动刚度产生的能量
2.3.4扭转机械阻尼产生的能量
2.3.5扭转系统惯性力和弹性力产生的能量
2.4竖向振动颤振能量分析
2.5能量在两个自由度上的分配
2.5.1扭转振动的能量
2.5.2竖向振动的能量
第3章典型断面颤振过程中能量转换宏观机理
3.1平板断面颤振过程能量转换宏观机理
3.1.1平板扭转振动能量分析
3.1.2平板竖向振动能量转换分析
3.1.3平板扭转振动和竖向振动的总能量分析
3.1.4平板耦合颤振的能量转换机理
3.2箱梁和H形断面颤振过程能量转换宏观机理
3.2.1扭转振动的能量分析
3.2.2竖向振动的能量分析
3.2.3气流输入到振动系统的总能量分析
3.2.4箱梁和H形断面颤振过程中的能量转换机理
第4章颤振过程能量转换细观机理研究
4.1数值方法在风工程研究中的应用
4.2细观层次的颤振能量转换的分析方法
4.2.1颤振能量转换细观分析框架
4.2.2细观层次和宏观层次之间的关系
4.3钝体绕流的数值模拟技术
4.3.1CFD数值模拟的基本原理
4.3.2颤振过程的数值模拟方法
4.4钝体绕流的流场测试技术
4.4.1PIV流场测试技术原理
4.4.2PIV流场测试结果的后处理方法
4.4.3POD技术的原理及应用
第5章典型桥梁断面固定状态下的细观流态特征
5.1平板断面绕流
5.1.1PIV试验
5.1.2数值模拟计算
5.1.3流场特征比较
5.2箱梁断面绕流
5.2.1PIV试验
5.2.2数值模拟计算
5.2.3流场特征比较
5.3H形断面绕流
5.3.1PIV试验
5.3.2数值模拟计算
5.3.3流场特征比较
第6章平板断面颤振能量转换细观机理
6.1振动断面流场分析方法
6.1.1相位平均
6.1.2外触发锁相技术
6.1.3基于互相关技术的条件平均
6.2平板颤振的流态特征及其表面压力分布特点
6.2.1平板测振及PIV试验
6.2.2平板颤振CFD数值模拟
6.2.3平板压力场的POD分析
6.3基于分块分析思想的平板颤振能量分析
6.4平板颤振的细观机理
6.4.1驱动平板颤振的流场机理
6.4.2平板颤振的宏观机理与细观机理之间的联系
第7章箱梁和H形断面颤振能量转换细观机理
7.1振动断面的细观流态特征
7.1.1箱梁的测振和PIV试验
7.1.2H形断面测振及PIV试验
7.2颤振CFD数值模拟
7.2.1箱梁颤振的数值模拟
7.2.2H形断面风振的数值模拟
7.3压力场的POD分析
7.3.1箱梁表面压力场的POD分解
7.3.2H形断面表面压力场的POD分解
7.4基于分块分析思想的颤振能量分析
7.4.1箱梁颤振能量分析
7.4.2H形断面风振能量分析
7.5驱动桥梁断面颤振的流场机理
7.5.1箱梁颤振的流场机理
7.5.2H形断面风振流场机理
7.6桥梁断面颤振的宏观机理与细观机理之间的关系
7.6.1箱粱颤振的宏观机理与细观机理之间的联系
7.6.2H形断面风振的宏观机理与细观机理之间的联系
第8章结论与展望
8.1主要研究工作
8.2主要研究结论
8.3研究的创新点
8.4未来研究工作的展望
参考文献
致谢