典型钝体断面颤振时压力分布特性

钱帮虎 易坤涛

（同济大学桥梁系 中国 上海 200092）

0 引言

桥梁颤振是一种发散性的自激振动，主要是由于振动结构在流动的空气中不断吸收能量，而该能量又大于结构阻尼在振动中所耗散的能量[1]。 目前，桥梁颤振机理的研究主要有三类方法，分别是基于气动导数的颤振驱动机理分析方法[2]、基于计算流体动力学（CFD）的方法[3]及基于粒子图像测速技术（PIV）的方法[4]。

1940 年11 月7 日，Tacoma 桥风毁以后， 人们从漩涡对结构振动的驱动作用角度对其进行研究，All-an[5],Green[6]分别以物理模型和数值模拟从漩涡分布及其对结构的作用方面对Tacoma 桥的风毁进行解释，我国的张伟[4]通过PIV 设备获得桥梁断面周围的漩涡及其运动规律，从而更加清楚地描述出漩涡的这种推动作用。

POD（Proper Orthogonal Decomposition）技术提供了一种描述结构表面风压场的统计方法, 它将风压场分解为仅依赖空间的协方差本征模态和仅依赖时间的主坐标。 POD 方法可以找出一系列随机过程之间的隐藏在已知数据背后的特征，其最大的优点就是用很少的几阶本征模态去表述一个过程，而通常主要模态和现象的机理是有很大的关联性[7]。 Armitt[8]最早将POD 技术用于风工程领域。周志勇[9]将POD 技术用于斜腹板箱型截面颤振时的表面压力分布特征分析。 分析表明：POD 分解得到的本征模态中有与颤振扭转发散运动关联极强的本征模态， 其主坐标具有与振动位移一致的发散性，且主坐标有一个与颤振发散频率一致的频率。

本文将对典型的钝体断面模型颤振和固定时以及加稳定板颤振时进行表面压力分布测试，通过对原断面模型颤振时表面压力分布进行分析和与固定时进行对比分析，试图找到与颤振发散有关联性的模态。……