祝志文 林君福 唐意 王钦华

摘要：采用任意拉格朗日一欧拉（Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE）描述法，推导了二维流变区域不可压流体流动的控制方程。基于刚性断面边界特点，简化得到了薄平板强迫振动绕流场控制方程，采用有限差分法开展了薄平板大幅强迫扭转振动的CFD模拟。研究发现，薄平板小幅扭转振动气动力呈线性特性，但大幅扭转振动气动力非线性显著，且气动力非线性随来流折算风速的增大而变得显著。从一个周期内气流做功来看，虽然大幅扭转振动时薄平板转动轴到后缘是耗散气流能量的气动稳定区，但当折算风速较高后，上游侧的半个薄平板表面变为气动不稳定区，此时气流对整个薄平板所作总功由负变为正，薄平板将从气流中吸收能量。研究认为，当折算风速较高时，大幅扭转振动的薄平板将进入气动不稳定状态。

关键词：涡激振动;薄平板;大幅振动;气动不稳定;任意Lagrange-Eulerian描述

中图分类号：TU311.3 文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2020）01-0012-12

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.01.002

引言

处于大气边界层中的大跨度桥梁受自然风的作用。在某些条件下，桥梁或构件可能出现大幅度的振动，如拉索、吊杆和主梁的大幅涡激振动，风雨振和尾流驰振、邻近或进人颤振状态的主梁大幅颤振等。这些大幅振动都是构件表面作为流体边界的流动域发生显著变形的流体一固体耦合作用问题;对钝体外形的桥梁构件，或构件因大幅振动产生较大的相对攻角效应，其气动力系统可能会因这种大幅振动呈现显著的非线性。……