7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
3.3PHÂN TÍCH MỘT BIỆN PHÁP CẢI TIẾN FAIRING CONG LếM
Qua khảo sỏt và đỏnh giỏ đặc tớnh flutter của cỏc tiết diện cú dạng thoỏt giú như được trỡnh bày ở mục 3.2, mặc dự tiết diện spoiler và slot cú thể ổn định flutter tốt hơn nhưng fairing dạng vỏt xiờn là sự lựa chọn thụng thường đối với tiết diện
hộp. Mặt khỏc, xuất phỏt từ ý tưởng của tiết diện mũi giú (wind-nose, Hỡnh 1.3d) [27], ở phần cuối chương này, luận ỏn kiến nghị một biện phỏp cải tiến tiết diện hộp với fairing cong lừm. Sau đõy, dạng fairing vỏt xiờn và dạng fairing cong lừm (Hỡnh 3.10) được mụ phỏng và tớnh toỏn mất ổn định flutter; từ đú cú thể thấy rừ fairing cong lừm cú cơ chế mang lại hiệu quả ngăn chặn xảy ra mất ổn định flutter tốt hơn.
Hỡnh 3.10 Tiết diện ngang cầu cú fairing vỏt xiờn và cong lừm
Cỏc tiết diện thể hiện ở hỡnh 3.10 với cỏc thụng số động lực như nhau (Bảng 2.6) sẽ được mụ phỏng khi chịu tỏc động của dũng khớ trong “hầm giú số” với cỏc vận tốc dũng U khỏc nhau. Từ kết quả mụ phỏng, phổ vộc tơ vận tốc và phổ ỏp suất đối với hai dạng fairing vỏt xiờn và cong lừm được thể hiện ở hỡnh 3.11và 3.12; và biểu đồ hệ số ỏp suất xung quanh bề mặt trờn và dưới tiết diện ứng với vận tốc dũng U của tiết diện cú fairing dạng vỏt xiờn và cong lừm được thể hiện ở hỡnh 3.13.
Kết quả mụ phỏng theo mụ hỡnh tiết diện và tớnh toỏn vận tốc tới hạn đối với tiết diện cú fairing vỏt xiờn ứng với flutter xoắn (1DOF) và flutter uốn-xoắn (2DOF) là 15.0 và 12.5m/s; và đối với fairing cong lừm lần lượt là 17.4 và 16.1m/s. Vận tốc flutter tới hạn của tiết diện cú fairing cong lừm cao hơn vận tốc flutter tới hạn của tiết diện cú fairing vỏt xiờn là 16% (1DOF) và 28.4% (2DOF). Như vậy, giải phỏp tiết diện fairing cong lừm cú thể nõng cao ổn định flutter hơn so với tiết diện fairing vỏt xiờn.
Dựa vào kết quả mụ phỏng được thể hiện cỏc hỡnh từ 3.11 đến 3.13, so với fairing vỏt xiờn, tiết diện fairing cong lừm cú những đặc tớnh như sau:
a) Phổ vận tốc
b) Phổ ỏp suất
Hỡnh 3.11 Phổ vận tốc và phổ ỏp suất xung quanh tiết diện cú fairing vỏt xiờn
a) Phổ vận tốc
b) Phổ ỏp suất
Hỡnh 3.13 Biểu đồ hệ số ỏp suất tại bề mặt của tiết diện fairing vỏt xiờn và cong lừm
Áp lực dũng xoỏy khớ tỏc động lờn mặt trờn và mặt dưới tiết diện yếu hơn; Áp lực dũng phớa đuụi tiết diện yếu hơn.
Như vậy, cựng với kết quả tớnh toỏn vận tốc flutter tới hạn, cú thể nhận xột rằng nếu dũng khớ càng gắn chặt trờn bề mặt fairing thỡ ỏp lực của nú trờn bề mặt tiết diện sau khi đi qua điểm tỏch dũng sẽ càng giảm đi, kể cả tại vựng đuụi tiết diện. Đõy chớnh là cơ chế ngăn chặn xảy ra mất ổn định flutter. Do đú, cú thể kết luận rằng tiết diện hộp với biện phỏp cải tiến fairing cong lừm đó chứng tỏ đặc tớnh khớ động flutter tốt hơn so với tiết diện hộp cú fairing vỏt xiờn ban đầu.
Kết luận Chương 3:
1. Kết cấu cầu hệ treo cú mặt cắt ngang cầu dạng khụng thoỏt giú cú cơ chế flutter giống như flutter xoắn và sự kết hợp giữa dao động uốn và xoắn là yếu; khi đú cỏc vi phõn khớ động A1*, A*2, A3* và H3* ảnh hưởng chủ yếu, trong đú A*2 ảnh hưởng mạnh nhất. Đối với mặt cắt ngang cầu dạng thoỏt giú, sự kết hợp giữa dao động uốn và xoắn mạnh hơn và cơ chế flutter thường là flutter uốn-xoắn; khi đú xỏc vi phõn khớ động A1*, A*2, H1* và H3* cú ảnh hưởng trội hơn so với cỏc vi phõn khớ động cũn lại.
2. Cỏc cơ chế nõng cao ổn định flutter là kiểm soỏt/ngăn ngừa sự tỏch dũng; hạn chế dũng xoỏy khớ gắn chặt trở lại trờn bề mặt tiết diện; và giảm chờnh lệch ỏp suất mặt trờn và dưới của tiết diện. Từ đú, tiết diện cú đặc tớnh khớ động flutter tốt nhất là tiết diện slot, sau đú là tiết diện spoiler, tiết diện hỡnh thang và cuối cựng là tiết diện fairing.
3. Biện phỏp cải tiến fairing cong lừm cho thấy ổn định flutter tốt hơn so với biện phỏp fairing vỏt xiờn thụng thường bởi vỡ dũng tới gắn chặt trờn bề mặt fairing và sau khi tỏch dũng, ỏp lực dũng trờn bề mặt tiết diện và tại vựng đuụi yếu đi.
Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH MIỀN THAM SỐ HIỆU QUẢ CỦA TIẾT DIỆN VỚI CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN
ĐỊNH FLUTTER KẾT CẤU NHỊP CẦU HỆ TREO
Để cải thiện dũng giú xung quanh kết cấu nhịp và do cú đặc tớnh khớ động flutter tốt, một số biện phỏp như fairing, spoiler và slot đó được ỏp dụng khỏ phổ biến. Tuy nhiờn, cần thiết khảo sỏt và xỏc định miền tham số hỡnh học hiệu quả của tiết diện hộp đơn nhằm nõng cao ổn định flutter cho kết cấu nhịp cầu hệ treo. Bờn cạnh đú, từ ưu điểm của biện phỏp fairing cong lừm đó xột ở chương 3, một số dạng fairing lừm (tam giỏc lừm và cong lừm) cũng được khảo sỏt để xỏc định miền hiệu quả của chỳng.
Cỏc dạng tiết diện với cỏc chi tiết khớ động nờu trờn đều thuộc dạng tiết diện thoỏt giú tương tự như tiết diện đó phõn tớch tại phần 3.1 và 3.2 của chương 3. Điều này cú nghĩa rằng miền tham số hỡnh học hiệu quả được xỏc định dựa vào cỏc vi phõn khớ động cú vai trũ chủ yếu là A1*, A*2, H1* và H3*.