虎門大橋卡門渦街震動的案例
嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象（一）
前一段，虎門大橋的渦震現象震驚全國，在此，嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象，其中如有錯誤，請諸位指正。
首先介紹一下橋梁的建模。板面厚度3米，寬度35米左右，使用拉伸命令即可。
橋面上，由于維修需要，工人在橋面兩側各設置了水馬墻，改變了上圖的橋梁橫斷面。
所以在模型上，也增加兩條水馬墻，水馬墻高度1米，寬度0.5米，頂寬0.25米，也用拉伸命令，完成模型后，進入流體仿真程序。如下圖：
上圖中的流仿真樹內，目前還沒有內容，第一步操作，要點擊新建項目，然后在模型樹內出現了四個主要內容項目，分別是：物理、域、邊界和結果。第二步操作，就是定義“物理模塊”內容，所謂，物理，我的理解就是具體要仿真的物理內容，我們需要看到什么現象結果，就選擇相應的物理現象。據說CREO可對牛頓流體和非牛頓流體進行仿真，功能強大。
點擊下圖的圖標，進行物理定義。
出現下圖浮動框，我們此次選擇湍流和流線。
在仿真模型樹內的物理欄內，出現了流線和湍流，這一步很重要。
接下來，我們把之前的橋梁模型指定給仿真程序。點擊“選擇仿真域”圖標，
出現下圖的浮動框，點擊“添加實體元件”后，在屏幕上再選定模型。
模型被選定后，加亮顯示。然后在浮動窗口中點“確定”。
模型出現在實體元件清單欄內，再點確定
橋梁模型出現在”內，完成這一步很重要。
接下來，給”域“設定仿真的范圍，為定義“邊界條件”作準備。
具體操作，請看下一個貼子。
展開 嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象（五）
虎門大橋的流仿真結果，使用圖片不能很好的表現出來，
現在，把視頻動圖經過審核后，補充到帖子里。
雖然嘗試對虎門大橋進行了初步的流體仿真操作，
但對仿真操作過程中，出現的錯誤，請各路大神指正。
另外，對仿真結果的解讀，涉及到很多橋梁專業的知識，
請熟悉相關知識的朋友給予指點，在此，提前表示感謝！
下方第一個視頻，是水馬墻對橋面形成渦流，流線圖：
下方視頻，是在建模模型中，刪除水馬墻，重新返回到流體仿真程序，并且更新流體域后，重新計算的結果。
嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象（四）
沒有亂流的，流線多漂亮
打開之前的剖面圖，顯示壓力分布相對平均，
虎門大橋，也就恢復了正常。
嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象（三）
可以更加直觀的顯示出水馬形成的渦流，
對于上圖的等值面，還可以疊加其他的內容，如下圖，在等值面上顯示各個點位，所對應的風速是多少，或者對應的動能是多少，
至此，幾乎完成了仿真結果的輸出，大家已可以很明白的看清楚虎門大橋之所以產生渦震動的主要原因，是水馬惹的禍。
接下來，我們用另一個視角再分析一下這個問題。
時間原因，改天再發貼吧，有點累。
嘗試用creo flow analysis仿真虎門大橋卡門渦街震動現象（二）
接上一個帖子。
完成“物理”和“域”的設定后，就要為設定“邊界條件”作準備，點擊“域”后，我們對域進行“網格”化。
仿真橋梁受風的影響，自然是橋梁的外流場仿真，所以在網格內，選擇“外部體積塊”。而不是對橋梁模型的內部空間進行研究。
外部體積塊就是包絡在模型周邊的一個范圍，在軟件里，具體要設定這個范圍的大小和位置，在設定的時候，要根據我們具體要仿真的模型情況和工作情況，對這個范圍進行調整，如下圖，邊界和邊框改選為“非均勻”，然后對具體數值進行修改。如果覺得調整麻煩，也可以用默認，即“均勻”。
下圖是調整外體積塊的具體參數，大家可以參考。
CREO自動生成網格的速度很快，并且精度很高，完全可以應對大多數模型的網格劃分工作，
外體積塊網格生成后，把之前的模型完全包絡，接下來，我們具體定義它的六個面的具體的仿真參數。當然了，之前的橋梁模型也被網格化了，在后面會看到的。
橋梁模型的網格化，可在“操作”下的預覽內看到。密密麻麻的，有密集恐懼的，就不要認真觀察它了吧。
點選第一個面，觀察是右邊的面是加亮的，也就是出風方向，對于出風方向的面，一般定義為壓力出口就可以了。
為了便于理解，我們首先定義進風方向的面，對于該模型來講，進風參數定為15米每秒，也就是9級風的風速。特別注意一點，進風面，一般要打開粒子釋放，數量根據經驗而定，此次我們定義200，后期可更改。
有進風面，必須有出風面，返回第一個面，定義它為壓力出口即可。
其余的四個面，分別是上、下、左、右，它們不是虛擬的墻，一般情況下，定義它們為進風口，但是進風方向必須與進風口一致，之前我們定義進風面的時候，并沒有特別指出風向是X方向，但是大家可以觀察理解的，所以，上、下、左、右四個面的風向也是X方向。這一點千萬不要搞錯
展開 快樂學習，用流體知識解決實際問題（5）---塔科馬大橋風毀事故（卡門渦街）
背景：塔科馬大橋風毀事故
塔科馬海峽大橋位于美國華盛頓州的塔科馬海峽。第一座塔科馬海峽大橋，綽號舞動的格蒂，于1940年7月1日通車，四個月后戲劇性地被微風摧毀，這一幕正好被一支攝影隊拍攝了下來，該橋因此聲名大噪。重建的大橋于1950年通車，被稱為：強壯的格蒂；2007年，新的平行橋通車。
原因：
大橋的倒塌發生在一個此前從未見過的扭曲形式發生后，當時的風速大約為每小時40英里。這就是力學上的扭轉變形，中心不動，兩邊因有扭矩而扭曲，并不斷振動。這種振動是由于空氣彈性顫振引起的。顫振的出現使風對橋的影響越來越大，最終橋梁結構像麻花一樣徹底扭曲了。在塔科馬海峽大橋坍塌事件中，風能最終戰勝了鋼的撓曲變形，使鋼梁發生斷裂。拉起大橋的鋼纜斷裂后使橋面受到的支持力減小并加重了橋面的重量。隨著越來越多的鋼纜斷裂，最終橋面承受不住重量而徹底倒塌了。
塔科馬海峽大橋的坍塌使得空氣動力學和共振實驗成為了建筑工程學的必修課。這里的共振和受迫共振（由周期運動引發的，如步伐整齊的一隊士兵渡橋）不同。在該案例中沒有周期性擾動。當時風速穩定在每小時42英里（67公里/小時），頻率0.2赫茲。這樣的風速本應對大橋夠不成威脅。因此此次事件只能被理解為空氣動力學和結構分析不嚴密所致，以后所有的橋梁，無論是整體還是局部，都必須通過嚴格的數學分析和風洞測試。
以上文獻來自百度百科，這個事件是視頻的，感興趣的朋友可以去網上搜索一些
問題重現：
大橋倒塌的原因就是著名的卡門渦街，空氣在低速的情況經過一個障礙物，由于渦周期性的脫落，從來產生一個周期性的升力
這個問題我們將一個簡單的圓柱擾流進行分析。
展開 