绕流对称性破缺诱发柔细结构振动研究——以Tacoma大桥风振致毁事故为例

绕流对称性破缺往往对柔细结构产生很大的作用效应,诱发结构振动,严重影响其可靠性和安全性。基于圆柱平面绕流模型,系统分析了实际流体圆柱绕流纵向对称性破缺以及各种情况的横向对称性破缺现象。为了更加深入地理解理论分析的结果,利用Fluent软件对圆柱绕流模型进行了计算机模拟,详细分析了雷诺数为10、20、40、100、200、2000、20000时的绕流情况,结果显示,当雷诺数为200时,流场开始出现横向对称性破缺。在此基础上,以Tacoma大桥风振致毁事故为例,分情况探讨了旋涡同步交替脱落导致的桥面起伏性振动,以及旋涡异步交替脱落导致的桥面扭振。分析结果表明,绕流对称性破缺是诱发大桥振动破坏的直接原因。