基于重叠网格法的斜拉索涡激振动分析

王贵春，曹宗恒

(郑州大学 土木工程学院 河南 郑州 450001)

0 引言

涡激振动是由结构尾流区漩涡脱落引起的结构周期性振动，具有强迫、自激及限幅的特点。斜拉索在流体作用下都可能发生涡激振动，从而导致结构疲劳破坏，影响结构正常使用。所以研究斜拉索涡激振动响应特性具有重要意义。

Feng[1]在1968年进行风洞试验，研究了单圆柱体涡激振动响应。随着计算机技术的迅速发展，很多学者采用计算流体动力学(compute fluid dynamics,CFD)方法研究圆柱体涡激振动响应特性。李广望[2]采用任意Lagrange-Euler方法计算了圆柱体的涡激振动响应。徐枫[3]采用动网格技术对不同截面形式的柱体进行了数值模拟，但是柱体运动引起的计算网格畸变、缠绕等问题不能得到有效解决。刘志文等[4]采用“刚性区域+动网格区域+静止网格区域”的方式建立网格，对矩形断面桥梁涡激振动进行计算，计算过程中虽能保证壁面附近计算网格的质量，但是运动网格划分方式较复杂且不同划分方式网格间的连接容易出现问题，尤其是当网格出现变形时，动网格区域计算网格质量大幅下降，容易影响计算结果的精度。刘军[5]采用Fluent对高雷诺数下输电导线涡激振动进行了分析，并详细分析了高质量比和低质量比参数对涡激振动的影响，其研究结果表明：低质量比涡激振动振幅要大于高质量比涡激振动振幅。曲宝旭[6]采用重叠网格法对具有弹性支撑不同自由度下输电导线的涡激振动进行了分析，结果表明：不同自由度对涡激振动横风向振动具有一定影响。……