快乐学习,用流体知识解决实际问题(5)---塔科马大桥风毁事故(卡门涡街)

背景:塔科马大桥风毁事故
塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥,绰号舞动的格蒂,于1940年7月1日通车,四个月后戏剧性地被微风摧毁,这一幕正好被一支摄影队拍摄了下来,该桥因此声名大噪。重建的大桥于1950年通车,被称为:强壮的格蒂;2007年,新的平行桥通车。
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原因:
 大桥的倒塌发生在一个此前从未见过的扭曲形式发生后,当时的风速大约为每小时40英里。这就是力学上的扭转变形,中心不动,两边因有扭矩而扭曲,并不断振动。这种振动是由于空气弹性颤振引起的。颤振的出现使风对桥的影响越来越大,最终桥梁结构像麻花一样彻底扭曲了。在塔科马海峡大桥坍塌事件中,风能最终战胜了钢的挠曲变形,使钢梁发生断裂。拉起大桥的钢缆断裂后使桥面受到的支持力减小并加重了桥面的重量。随着越来越多的钢缆断裂,最终桥面承受不住重量而彻底倒塌了。
  塔科马海峡大桥的坍塌使得空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。这里的共振和受迫共振(由周期运动引发的,如步伐整齐的一队士兵渡桥)不同。在该案例中没有周期性扰动。当时风速稳定在每小时42英里(67公里/小时),频率0.2赫兹。这样的风速本应对大桥够不成威胁。因此此次事件只能被理解为空气动力学和结构分析不严密所致,以后所有的桥梁,无论是整体还是局部,都必须通过严格的数学分析和风洞测试。
以上文献来自百度百科,这个事件是视频的,感兴趣的朋友可以去网上搜索一些
问题重现:
大桥倒塌的原因就是著名的卡门涡街,空气在低速的情况经过一个障碍物,由于涡周期性的脱落,从来产生一个周期性的升力
这个问题我们将一个简单的圆柱扰流进行分析。
使用软件:cfx12.1
几何模型:2D, 长度1.0m,高度0.5m ,圆柱直径0.02m
网格:2D block 生成2d 四面形网格,在圆柱周围进行网格加密,然后由2D------>3D
边界条件:入口速度0.2m/s(0.1m/s,0.5m/s,2m/s 都试过,出现涡街不明显),初始化速度0.05 m/s,出口平均静压为0。
模型选择:层流模型(Laminar),Re:300, 物质选择为理想气体,非定常
求解设置:总时间1000s,时间步:0.1s
下面把网格和结果贴上来
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