风-浪-流耦合作用下跨海斜拉桥涡动力特性

摘要

为了提高跨海桥梁的安全性,基于两相流理论,建立了跨海桥梁-随机风-波浪-水流四者耦合的三维计算流体动力学模型,对跨海斜拉桥在单风和风-浪-流耦合作用下的涡动力特性、绕流特性和桥梁表面的气动响应进行了对比研究。结果表明:风-浪-流耦合作用造成的桥梁周围绕流和涡结构破碎现象相比单风更加复杂;自由液面以下,水体会对涡量产生抑制作用,导致桥梁在单风作用下的涡量大于风-浪-流耦合作用下;在自由液面附近,随机风对桥梁涡动力的影响增强,使涡量产生骤增;风-浪-流耦合作用下,风会助推波浪,导致下部桥塔所受冲击荷载大于上部桥塔;在一定距离范围内,波浪和水流会对桥上的气动力造成影响。