人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開便利的交通,橋梁是陸地交通中跨越溝壑、河流和峽谷的重要工具,隨著大跨度橋梁理論研究的深入、橋梁施工技術(shù)的進(jìn)步和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迫切需求,大跨度橋梁的跨度不斷被刷新記錄。但橋梁發(fā)展史從來不是一帆風(fēng)順,人類在發(fā)展技術(shù)的道路上中總會以大量財力物力甚至丟失生命作為代價,比如1940年美國塔科馬大橋在風(fēng)速19m/s時發(fā)生劇烈風(fēng)致振動而遭破壞的事故,重塑了橋梁工程師對動力荷載下橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的認(rèn)知,由此催生了橋梁風(fēng)工程這門新學(xué)科。時至今日,橋梁風(fēng)工程仍結(jié)合時代需求,不斷完善理論和技術(shù),開創(chuàng)了現(xiàn)代橋梁的新局面。大跨度橋梁在跨度達(dá)到一定程度后,由于自身細(xì)柔的特征,極易產(chǎn)生顫振和渦激振動等動力效應(yīng)。顫振往往對橋梁造成劇烈震蕩甚至是整體結(jié)構(gòu)的坍塌,而渦振的振幅是有限的,即便如此,仍會影響通行舒適性,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞,影響橋梁安全性。橋梁風(fēng)工程面對的首要問題就是如何減小橋梁結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載下的動力響應(yīng)。本文結(jié)合先前學(xué)者對脈沖DBD流動控制的研究,嘗試探索將這種控制手段應(yīng)用在橋梁主梁流動控制上的可行性和具體方案,具體包含如下內(nèi)容:首先,基于丹麥大海帶東橋主梁截面尺寸,按照一定縮尺比設(shè)計試驗?zāi)Ｐ?... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

塔科馬大橋風(fēng)毀圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4流自激力作用下發(fā)生的扭轉(zhuǎn)發(fā)散振動或彎扭耦合發(fā)散振動，塔科馬大橋的破壞就是典型例子。對于斜拉橋和懸索橋這類大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)，其風(fēng)敏感性非常高，風(fēng)致振動是影響此類橋梁結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素。在低風(fēng)速下，大跨度橋梁結(jié)構(gòu)會發(fā)生渦激振動[45]，這是由于氣流流過結(jié)構(gòu)表面時發(fā)生了流動分離，在結(jié)構(gòu)尾部發(fā)生了交替脫落的卡門渦街（如圖1-2所示），迫使結(jié)構(gòu)發(fā)生振動。雖然這種振動并不是發(fā)散振動，但當(dāng)漩渦脫落頻率和結(jié)構(gòu)自振頻率一致時，仍會發(fā)生較大幅度的振動，威脅到車輛行駛安全以及橋梁結(jié)構(gòu)的自身安全[2]。2020年5月5日下午，廣東虎門大橋發(fā)生異常抖動，交管部門不得不關(guān)停大橋，初步分析是由橋兩側(cè)臨時增設(shè)的擋墻，破壞了斷面流線形態(tài)引發(fā)渦振所致。1985年，日本學(xué)者在Meiko.Nishi斜拉橋上首次發(fā)現(xiàn)了風(fēng)雨激振這樣一種新振動形式。風(fēng)雨激振是斜拉橋的斜拉索在風(fēng)雨共同作用下發(fā)生的振動，一般振幅較大，如日本荒津大橋和名港西大橋上測得的風(fēng)雨激振最大振幅分別達(dá)到0.5m和0.55m[3]。而且風(fēng)雨激振發(fā)生的頻率較高，容易造成斜拉索的疲勞損壞。因此，展開一系列研究解決如何降低或避免橋梁風(fēng)致振動破壞的問題具有重要意義。圖1-2圓柱繞流卡門渦街示意圖很多學(xué)者對如何減小橋梁風(fēng)荷載效應(yīng)進(jìn)行了深入研究，流動控制是應(yīng)用最廣泛的一種方法。流動控制又叫做邊界層控制，是指通過在結(jié)構(gòu)局部范圍內(nèi)的措施來改變結(jié)構(gòu)周圍的流常流動控制能達(dá)到促進(jìn)或抑制分離、加速或延遲流動的轉(zhuǎn)捩以及加強(qiáng)或減弱湍流摻混的效果，從而實現(xiàn)加強(qiáng)傳熱傳質(zhì)、控制尾流區(qū)的湍流結(jié)構(gòu)、抑制流動引起的振動和噪聲以及減阻增升等目的。現(xiàn)在的流動控制手段主要有被動流動控制和主動流動控制兩種。被動流動控制是指通過改變建筑物的結(jié)構(gòu)氣動

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5構(gòu)物周圍流場造成一定干擾來達(dá)到不同的流動控制目的。常見的主動流動控制方法有自吸吹氣法、動量注入法、壁面振動減阻法、柔性材料行波壁流動控制法等[47]。本文采用的是一種新的主動流動控制方法——介質(zhì)阻擋放電等離子體流動控制法。圖1-3不同形式導(dǎo)流板示意圖圖1-4開槽斷面示意圖圖1-5自吸吹氣控制1-6行波在圓柱上的分布圖1-7行波捕獲漩渦示意圖1.1.3DBD激勵器工作原理1857年，由Siemens[8]首次提出介質(zhì)阻擋放電的概念。英文全稱為“DielectricBarrierDischargePlasmaActuator”，中文全稱為介質(zhì)阻擋放電等離子體激勵器，簡稱DBD-PA或DBD，是一種有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種氣體放電。介質(zhì)阻擋放電等離子體激勵器是由高頻高壓電源、介質(zhì)阻擋材料、裸露電極和掩埋電極組成。掩埋電極埋置于介質(zhì)阻擋材料下方，裸露電極粘貼在上方，通過高壓導(dǎo)線將兩電極與高壓電源連接。當(dāng)高頻高壓電源啟動后，上下電極之間會形成電場，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿空氣所需的強(qiáng)度bE時[4]，空氣中的氧氣、氮氣及其他氣體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]等離子體流動控制試驗與仿真對比研究[J]. 李正農(nóng),王鵬,張學(xué)文.  湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(07)
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[4]等離子體控制翼型流動分離實驗[J]. 方弘毅,李光里,楊波.  沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2010(04)
[5]大跨主梁沿跨向渦振Scanlan非線性模型應(yīng)用[J]. 鮮榮,廖海黎,李明水.  振動與沖擊. 2009(04)
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[8]大氣壓介質(zhì)阻擋放電三種模式的電學(xué)特征[J]. 徐旭,歐瓊榮,舒興勝,孟月東.  高電壓技術(shù). 2006(01)
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[10]斜拉索的雨振及其制振措施[J]. 周述華,奚紹中.  橋梁建設(shè). 1996(02)

博士論文
[1]等離子體流動控制機(jī)理及其應(yīng)用研究[D]. 李鋼.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2008

碩士論文
[1]風(fēng)壓的概率特性與風(fēng)荷載計算[D]. 曹守坤.湖南大學(xué) 2016
[2]超高層建筑風(fēng)荷載和風(fēng)致響應(yīng)的吹氣控制研究[D]. 馮暢達(dá).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于DBD-PA的主動流動控制實驗研究[D]. 張屹.上海交通大學(xué) 2014
[4]圓柱繞流場行波壁主動流動控制的數(shù)值模擬研究[D]. 吳清宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]介質(zhì)阻擋放電—蒸氣發(fā)生—原子熒光光譜法測定痕量汞的研究[D]. 朱倩倩.東北大學(xué) 2012
[6]大跨度懸索橋抖振及風(fēng)載內(nèi)力分析[D]. 彭丹.西南交通大學(xué) 2010
[7]應(yīng)用等離子體實現(xiàn)主動流動控制的研究[D]. 劉萬剛.西北工業(yè)大學(xué) 2004



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