[發明專利]一種多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法

有效

• 申請號: 202010941962.2
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112084560B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 董國朝;許育升;韓艷;李春光;李凱;羅穎;胡朋
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 李發軍;曾利平

1.一種多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于，包括：

步驟1：建立待計算多幅橋面橋梁的二維鈍體斷面數值模型；

建立待計算多幅橋面橋梁的三維有限元模型，根據所述三維有限元模型計算多幅橋面橋梁的動力特性參數；

步驟2：對所述二維鈍體斷面數值模型的流場進行網格和區域劃分，定義流場的邊界條件類型，并導出劃分后的網格文件，所述流場從外到內依次劃為靜網格域、動網格域以及剛性域；所述剛性域包括多個，每個鈍體斷面對應一個剛性域；

編譯UDF二次開發程序，并將步驟1所述動力特性參數輸入至UDF二次開發程序中；

步驟3：將所述步驟2的網格文件和UDF二次開發程序導入Fluent軟件中；

步驟4：在Fluent軟件中設置邊界條件參數和求解參數，并對流場進行初始化；

步驟5：求解當前時刻的N-S方程，得到當前時刻的流場特性；

步驟6：從所述流場中提取某個鈍體斷面的升力和扭矩；

步驟7：根據所述步驟1的動力特性參數、步驟6中所述鈍體斷面的升力和扭矩以及所述鈍體斷面在上一時刻的運動特性參數，求解所述鈍體斷面的動力學方程，得到所述鈍體斷面在當前時刻的運動特性參數；

步驟8：將所述鈍體斷面在當前時刻的運動特性參數存儲至存儲區；

步驟9：將所述鈍體斷面在當前時刻的運動特性參數中的豎向速度和角速度分別賦給該鈍體斷面和與該鈍體斷面對應的剛性域，使該鈍體斷面和剛性域運動；

步驟10：輸出當前時刻所對應的時間以及所述鈍體斷面的升力、扭矩和運動特性參數，完成所述鈍體斷面的求解；

步驟11：判斷是否完成所有鈍體斷面的求解，如果是，則轉入步驟12，否則對下一個鈍體斷面循環執行步驟6～10；

步驟12：根據所述步驟10中輸出的時間以及每個鈍體斷面的升力、扭矩和運動特性參數，擬合出每個鈍體斷面運動特性參數隨時間變化的曲線圖，并判斷每個鈍體斷面的振動隨時間變化是否均趨于穩定，如果是，則結束計算；

否則，更新動網格域網格，并進行下一時刻N-S方程的計算，重復步驟5～12；

所述步驟2中，邊界條件類型為：左側邊界條件類型為速度入口，右側邊界條件類型為壓力出口；當來流風速方向與鈍體斷面的水平方向一致時，上下側邊界條件類型為對稱邊界，當來流風速方向順時針旋轉小角度后與鈍體斷面的水平方向一致時，上側邊界條件類型為壓力出口，下側邊界條件類型為速度入口；當來流風速方向逆時針旋轉小角度后與鈍體斷面的水平方向一致時，上側邊界條件類型為速度入口，下側邊界條件類型為壓力出口；

設所述來流風速方向為邊界條件的左側，所述小角度是指小于90°的角。

2.如權利要求1所述的多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于：所述動力特性參數包括豎向剛度、豎向質量、豎向阻尼系數、扭轉剛度、扭轉慣性矩以及扭轉阻尼系數。

3.如權利要求1所述的多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于：所述步驟2中，采用Gambit軟件對所述二維鈍體斷面數值模型的流場進行網格和區域劃分。

4.如權利要求1所述的多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于：所述步驟2中，在UDF二次開發程序中還輸入初始運動特性參數。

5.如權利要求1所述的多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于：所述求解參數包括湍流模型、求解方法、離散格式、求解精度以及時間步長。

6.如權利要求1所述的多幅橋面橋梁渦激振動數值模擬計算方法，其特征在于：所述步驟7中，采用Newmark-β法求解每個鈍體斷面的動力學方程。