基于CFD和代理模型的主动气动翼板颤振控制研究

【作者】 方根深； 王子龙； 赵林； 李珂； 葛耀君；

【机构】 同济大学土木工程防灾国家重点实验室； 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室； 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室； 重庆大学土木工程学院； 重庆大学教育部山区城市建设新技术重点实验室；

【摘要】 现代桥梁不断向更大的跨度发起挑战,风致振动效应更加突出,传统气动控制措施的抑振潜力捉襟见肘,主动气动控制措施是一类能进一步提高桥梁风振性能的有效策略。主动气动翼板安装于主梁两侧,通过与主梁产生一定相位差的相对运动改变主梁的气动荷载,以达到抑振效果。翼板的控制参数往往需要通过风洞试验遍历确定,需耗费高额的时间和经济成本。为快速确定主动气动翼板的最优控制参数,本研究提出了基于计算流体动力学(CFD)数值模拟和基于均匀设计代理模型的优化方案。采用均匀设计对翼板相位差选取了两参数设计方案,对CFD计算模型进行网格无关性和时间无关性验证以保证结果的可靠性,根据分状态强迫振动方法识别27个控制参数下的系统气动参数并计算颤振临界风速,最终用Kriging代理模型拟合计算结果。结果显示,当迎风侧翼板与主梁扭转运动相位差保持180°～360°时能够提高系统颤振性能,与风洞试验结果一致;当迎风侧和背风侧翼板分别与主梁保持256°和86°相位差时系统颤振性能达到最优,相比无控制的系统颤振临界风速可以提高32.5%。更多还原