بررسی عددی ناپایداری کابل شیبدار پیوسته در پل کابلی تحت اثر بارش باران و وزش باد به صورت همزمان

هدف از ارایه ی این مقاله بررسی ناپایداری کابلی تحت پدیدهی باد-باران به صورت تحلیلی است. کابل فرض شده یک مدل پیوسته از کابل، شامل مودهای طولی، خمشی صفحهای، خارج صفحه، پیچشی با وجود نوسانات جریان آب بالایی است. این پدیده ایجاد کنندهی دامنههای بزرگ با فرکانس کمتری از تحریک گردابه است و معمولا در چند مود ابتدایی کابل اتفاق میافتد، همچنین این پدیده در دسته بندی ناپایداری از نوع گالوپینگ جای ندارد. از این رو در این مقاله یک کابل پیوسته با مدل جریان آب بالایی که منشا پدیده ی باد-باران است، مدلسازی میشود، روابط حاکم بر حرکت کابل و جریان آب به صورت غیرخطی هندسی از طریق رابطه ی لاگرانژ استخراج شده و از آیرودینامیک شبه-پایای به دست آمده از تست تونل باد، برای به دست آوردن نیروی برا و پسا و نیروی اعمالی روی جریان آب استفاده خواهد شد، روش عددی گالرکین برای گسسته سازی معادلات حاکم اعمال شده و روش رانگ-کوتا مرتبه ی چهار برای حل معادلات وابسته به زمان استفاده میشود. نتایج نشان میدهد رابطهی سازهای و آیرودینامیکی وابسته میتواند تحریک باد-باران را مدلسازی کند. با توجه به نتایج عددی؛ برابر شدن فرکانس کابل با فرکانس نوسان آب روی سطح کابل و به تبع آن تغییر محل جدایش جریان، عامل اصلی تحریک باد-باران است و در صورتی که نسبت خیز به طول کابل قابل چشمپوشی باشد، تنها مود اول کابل تحریک میشود.

Keywords:

کابل شیبدار , ناپایداری دینامیکی , تحریک باد-باران , آیرودینامیک شبه-پایا , روش گالرکین