Abstract A fluid-structure interaction scheme for numerical simulation of actively controlled bridges subject to flutter instability is proposed in this work. In order to suppress or attenuate dynamic instabilities induced by the wind action on long-span bridges, control systems are proposed considering aerodynamic appendices and winglets attached to the deck structure, where control forces are continuously calculated using optimal control theory. The flow fundamental equations are solved here employing the explicit two-step Taylor-Galerkin method and the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) description. Eight-node hexahedral finite elements with one-point quadrature and hourglass stabilization are utilized for spatial discretization. Flow turbulence is modeled using Large Eddy Simulation (LES) and a partitioned coupling scheme is adopted for fluid-structure interactions. The structural system is analyzed considering the sectional model approach and a rigid-body formulation for large rotations. Different control techniques and winglet configurations are investigated using prismatic and bridge cross-sections, where control efficiency is evaluated in terms of displacement reduction and energy required by the control system. Preliminary results are obtained here employing approximate flow conditions to verify the control algorithm, where laminar flows and a two-dimensional LES-type approach are utilized.

中文翻译：

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使用带主动控制装置的截面模型对桥梁颤振进行数值模拟的流固耦合模型。初步结果

摘要 本文提出了一种用于颤振失稳主动控制桥梁数值模拟的流固耦合方案。为了抑制或减弱大跨度桥梁风作用引起的动力不稳定性，提出了考虑空气动力学附件和连接到桥面结构的小翼的控制系统，其中控制力使用最优控制理论连续计算。这里使用显式两步 Taylor-Galerkin 方法和任意拉格朗日-欧拉 (ALE) 描述求解流动基本方程。具有一点正交和沙漏稳定的八节点六面体有限元用于空间离散化。流动湍流使用大涡模拟 (LES) 建模，并采用分区耦合方案进行流固耦合。考虑截面模型方法和大旋转的刚体公式来分析结构系统。使用棱柱形和桥形横截面研究了不同的控制技术和小翼配置，其中根据控制系统所需的排量减少和能量来评估控制效率。此处使用近似流动条件获得初步结果来验证控制算法，其中使用层流和二维 LES 型方法。使用棱柱形和桥形横截面研究了不同的控制技术和小翼配置，其中根据控制系统所需的排量减少和能量来评估控制效率。此处使用近似流动条件获得初步结果来验证控制算法，其中使用层流和二维 LES 型方法。使用棱柱形和桥形横截面研究了不同的控制技术和小翼配置，其中根据控制系统所需的排量减少和能量来评估控制效率。此处使用近似流动条件获得初步结果来验证控制算法，其中使用层流和二维 LES 型方法。