混合子结构法：斜拉索风雨激振的实验与CFD模拟

本文主要探讨了在人工模拟降雨条件下，斜拉索（stay cable）风雨激振（rain-wind-induced vibration, RWIV）的非定常气动力测试难题。针对这一问题，作者提出了一种创新的混合子结构方法（hybrid approach combining experiment and CFD numerical simulation）。这种方法将斜拉索结构振动和流场（wind field）两个子系统分开处理。 在混合子结构中，实验是核心部分，通过在风洞试验中获取真实的结构振动数据。这种方法将实验得到的结构振动作为动态边界条件，应用于流场子结构的数值模拟。特别地，只对这个动边界附近的绕流场进行大规模的计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）数值模拟，这样可以大大提高计算效率，同时保持结果的准确性。 首先，研究者通过验证圆柱涡激振动（cylinder vortex shedding）来确认混合子结构方法的可行性和精度。圆柱涡激振动是一种常见的流体力学现象，用来证明方法在处理复杂流动情况下的有效性。 接着，作者将混合子结构方法应用到斜拉索风雨激振的计算中，模拟出气动力时程，并将这些动力作用于实际的斜拉索模型上。通过对比实验得到的振动响应，结果显示混合子结构方法能精确地再现斜拉索在风雨中的振动特性，这在实际工程设计和安全评估中具有重要意义。 关键词包括斜拉索、风雨激振、混合子结构方法和数值模拟，表明本文的研究着重于结合实测和数值模拟技术解决工程中的实际问题。论文的分类号为TU352.2（桥梁工程）和TU311.3（风工程），文献标志码为A，强调了研究成果的学术价值和实用性。 这篇文章为解决斜拉索在风雨环境中的振动分析提供了一种有效且精准的方法，对于提升桥梁结构设计的抗风性能和安全性具有重要的理论支持。