大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法技术

本发明专利技术公开了一种大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，包括如下步骤：步骤1：根据格栅紊流场中各向同性紊流谱模型得到一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱以及二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱；步骤2：虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献，建立大攻角下典型钝体断面的三维抖振力的一波数模型和两波数模型；步骤3：将等效导纳的纵向分量和竖向分量带入抖振力两波数模型，得到关于脉动风和抖振力的相干函数之间的关系式；步骤4：通过将三维两波数导纳表示为二维气动导纳和两波数展向修正项相乘的形式；步骤5：引入抖振力和脉动风的相干函数的经验模型，得到一波数展向修正项的纵向分量和竖向分量的闭合解。解。解。

【技术实现步骤摘要】
大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法


[0001]本专利技术属于风荷载的测量
，具体的为一种大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法。

技术介绍

[0002]气动导纳是目前大跨桥梁抖振分析方法中非常重要的气动参数。传统的大跨桥梁抖振分析方法一般都基于线性准定常理论和气动片条理论，但由于波长小频率高的紊流成分不具有空间和时间上的均匀性，并且沿桥横截面的宽度和高度方向表现为空间不完全相关性。所以，传统的大跨桥梁抖振分析方法在采用准定常抖振力的基础上引入气动导纳来考虑紊流在时空上的非定常性和不完全相关性。
[0003]在山地地区，由于山体对风场的影响，导致其风环境复杂多变，尤其是会对桥梁断面产生较大的攻角；传统的气动导纳分析理论认为，顺流向和竖向的脉动风对气动导纳的贡献相同，但实际上顺流向和竖向脉动风对气动导纳的贡献是不相同的，尤其是在大攻角的情况下，因此需在大攻角下将顺流向和竖向脉动风的气动导纳分离开来，分别考虑其对气动导纳的贡献。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大攻角下典型钝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据格栅紊流场中各向同性紊流谱模型得到一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱以及二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱；步骤2：基于三维谱张量分析理论，考虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献，建立大攻角下典型钝体断面的三维抖振力的一波数模型和两波数模型；步骤3：考虑脉动风相关性的影响，引入紊流的纵向脉动风和竖向脉动风的相关性得到等效导纳的纵向分量和竖向分量；将等效导纳的纵向分量和竖向分量带入抖振力两波数模型，得到关于脉动风和抖振力的相干函数之间的关系式；步骤4：通过将三维两波数导纳表示为二维气动导纳和两波数展向修正项相乘的形式，对步骤3中得到的关系式进行化简；步骤5：引入抖振力和脉动风的相干函数的经验模型，得到一波数展向修正项的纵向分量和竖向分量的闭合解，将大攻角下典型钝体断面三维气动导纳识别问题转化为相干函数的拟合问题，对大攻角下典型钝体断面的三维气动导纳进行识别。2.根据权利要求1所述大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：所述步骤1中，一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为：所述步骤1中，一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为：二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为：二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为：其中，S
u
(k1)表示一波数的纵向紊流功率谱；S
w
(k1)表示一波数的竖向紊流功率谱；S
u
(k1,k2)表示二波数的纵向紊流功率谱；S
w
(k1,k2)表示二波数的竖向紊流功率谱；k1和k2表示波数；L
u
和L
w
分别表示纵向和竖向紊流的积分尺度；σ
u
和σ
w
分别表示纵向和竖向脉动分量的均方根值。3.根据权利要求2所述大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：所述步骤2中，考虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献后，三维抖振力的两波数模型为；其中，S
L
(k1,k2)表示抖振升力的两波数谱；C
L
和C
D
分别为均匀流下的升力系数和阻力系数，C'
D
为阻力系数随攻角变化的斜率；χ
Lu
(k1,k2)和χ
Lw
(k1,k2)分别表示与纵向和竖向脉动风相关的两波数导纳；ρ表示空气密度；U表示平均风速；b表示钝体断面的宽度；对于抖振升力和紊流脉动的一波数谱，可由其两波数谱沿k2积分得到：
将抖振升力两波数谱S
L
(k1,k2)代入，得到抖振升力的一波数谱：其中，S
L
(k1)表示抖振升力的一波数谱。4.根据权利要求3所述大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：所述步骤3中，与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量为：与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的二波数等效导纳的纵向分量和竖向分量为：其中，|χ
Lu
(k1)|2和|χ
Lw
(k1)|2分别表示与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量；|χ
Lu
(k1,k2)|2和|χ
Lw
(k1,k2)|2分别表示与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的二波数等效导纳的纵向分量和竖向分量；Φ
u
(k1,k2)和Φ
w
(k1,k2)分别表示为紊流的纵向脉动风和竖向脉动风的两波数相干函数；|χ
L
(k1,k2)|2表示典型钝体断面的三维气动导纳。5.根据权利要求4所述大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：两波数抖振升力谱及两波数脉动风谱均可以表示为其点谱与相应的两波数相干函数乘积的形式：S
L
(k1,k2)＝Φ
L
(k1,k2)S
L
(k1)S
u
(k1,k2)＝Φ
u
(k1,k2)S
u
(k1)S
w
(k1,k2)＝Φ
w
(k1,k2)S
w
(k1)其中，S
L
(k1,k2)表示抖振升力的两波数谱，S
L
(k1)为抖振升力的一波数谱，Φ
L
(k1,k2)为抖振升力的两波数相干函数；S
u
(k1,k2)和S
w
(k1,k2)分别表示紊流的纵向脉动分量和竖向脉动分量的两波数谱；S
u
(k1)和S
w
(k1)分别表示紊流的纵向脉动分量和竖向脉动分量的一波数谱；代...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少鹏，李智扬，李敬洋，苏益，蒋宏声，李鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：