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Effects of turbulence integral scale on the buffeting response of a long-span suspension bridge
Journal of Sound and Vibration ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115721 Ming Li , Mingshui Li , Yanguo Sun
Journal of Sound and Vibration ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115721 Ming Li , Mingshui Li , Yanguo Sun
Abstract In this paper, the effects of the turbulence integral scale on the buffeting response of a long-span suspension bridge are studied via the proposed three-dimensional (3D) two-wavenumber buffeting analysis method. The root mean squares (RMS) of the buffeting lift and displacement of the streamlined bridge girder are analyzed in cases with different ratios of the turbulence integral scale to the half-width of the bridge girder (γ) and mean wind speeds. To achieve a deeper understanding of the effects of the turbulence integral scale, the spectra of wind fluctuations, buffeting forces and vertical buffeting displacements for typical ratios of γ and mean wind speeds are compared. The results demonstrate that the equivalent buffeting lift per unit span and vertical buffeting displacement show different variation trends as γ increases. The effect of the turbulence integral scale on the buffeting lift forces is independent of the mean wind speed, and becomes more significant for the vertical buffeting displacements at high mean wind speeds in cases with small values of γ. The effectiveness and accuracy of the numerical analysis is verified by full-bridge aeroelastic wind tunnel tests in large integral scale turbulent fields. The present study shows that it is essential to consider the effects of the turbulence integral scale on the buffeting responses of long-span bridges. To achieve reliable results, accurate estimations and appropriate simulations of γ are of high importance in both numerical analysis and wind tunnel tests for the buffeting predictions of long-span bridges.
中文翻译:
湍流积分尺度对大跨悬索桥抖振响应的影响
摘要 本文通过提出的三维(3D)二波数抖振分析方法研究了湍流积分尺度对大跨度悬索桥抖振响应的影响。分析了不同湍流积分尺度与桥梁半宽比(γ)和平均风速的情况下流线型桥梁抖振升力和位移的均方根(RMS)。为了更深入地了解湍流积分尺度的影响,比较了典型 γ 和平均风速比的风脉动、抖振力和垂直抖振位移的频谱。结果表明,单位跨度等效抖振升力和垂向抖振位移随着γ的增加呈现不同的变化趋势。湍流积分尺度对抖振升力的影响与平均风速无关,并且在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移更为显着。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移变得更加重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移变得更加重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。
更新日期:2021-01-01
中文翻译:
湍流积分尺度对大跨悬索桥抖振响应的影响
摘要 本文通过提出的三维(3D)二波数抖振分析方法研究了湍流积分尺度对大跨度悬索桥抖振响应的影响。分析了不同湍流积分尺度与桥梁半宽比(γ)和平均风速的情况下流线型桥梁抖振升力和位移的均方根(RMS)。为了更深入地了解湍流积分尺度的影响,比较了典型 γ 和平均风速比的风脉动、抖振力和垂直抖振位移的频谱。结果表明,单位跨度等效抖振升力和垂向抖振位移随着γ的增加呈现不同的变化趋势。湍流积分尺度对抖振升力的影响与平均风速无关,并且在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移更为显着。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移变得更加重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。在 γ 值较小的情况下,对于高平均风速下的垂直抖振位移变得更加重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。数值分析的有效性和准确性通过在大积分湍流场中的全桥气动弹性风洞试验得到验证。目前的研究表明,必须考虑湍流积分尺度对大跨度桥梁抖振响应的影响。为了获得可靠的结果,γ 的准确估计和适当的模拟在数值分析和风洞试验中对于大跨度桥梁的抖振预测都非常重要。