渦激振動動力學行為分析虛擬仿真實驗是長沙理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：渦激振動動力學行為分析虛擬仿真實驗
- 建設院校： 長沙理工大學
- 授課教師：李君、董國朝、胡朋、李春光
- 課程負責人： 韓艷
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
隨著國家“一帶一路” 戰略的深入實施，大跨輕柔橋樑不斷湧現,大批高壓、特高壓的高柔輸電線路相繼建成。然而，在常態風作用下，大跨輕柔橋樑(圖1)和高柔超長輸電線(圖2)的渦激振動現象頻頻出現，造成了巨大的社會影響。渦激振動引起的輕柔、細長結構的疲勞損傷或破壞問題正日益突出。
渦激振動是柔性結構在流體作用下發生交替脫落的旋渦而引起的一種振動現象，- 般簡稱“渦振”。由於渦振的專業性，絕大多數工程技術人員對其認識不足，容易因發現不到位、干預不及時而造成重大安全事故。因此，普及渦振知識迫在眉睫，但傳統的渦振分析需要專門的風洞實驗平台，由於受多種因素制約，針對本科生開設渦振動力學行為分析實驗難以實現。主要原因有: .
(1)實驗條件受限。實驗需要在風洞實驗室裡面開展，風洞實驗室建設需要的場地大、成本高，全國僅少數高校與科研院所擁有。
(2)實驗開展成本高。主要包括風洞運行成本和實驗模型製作費用，素有“風洞一響，黃金萬兩”之說。
(3)模型製作、安裝精度要求高，且不同工況下模型的安裝調試及數據採集耗時長。-般單個工況的實驗時長約3天左右。
(4)實驗安全風險高,管理難度大。風洞實驗設備複雜,開機程式繁瑣，需要專人操作並定期維護保養。在實驗時一般需配備2位專職人員全程維護管理。
因此,為了能直觀便捷地向本科生普及渦振知識，藉助仿真技術建立一一個能真實反映渦振動力學行為的風洞仿真實驗教學項目，非常有必要。
教學目標
以長沙理工大學人才培養定位目標和國家急需的高端防災減災研究人才培養為出發點，實現將傳統課堂理論教學模式與實驗教學進行有機融合，兼顧資源的共享和輻射，擴大普通高校學生的參與度，開創流體力學等實驗教學新模式。長沙理工大學國家級實驗教學示範中心特創建“渦激振動動力學行為分析虛擬仿真實驗”。實驗教學目標如下:
(1)幫助學生掌握風洞實驗的基本原理及渦激振動的基本知識，通過實際橋樑模型的渦激振動風洞實驗操作，掌握渦激振動狀態下的流固耦合力學機理及相關預防措施。
(2)通過實驗方案設計、仿真實驗操作、實驗數據處理與分析等，培養學生的動手能力以及使用實驗手段解決問題的能力。
(3)加強學生對《振動力學》、《流體力學》、《工程力學》和《計算流體動力學》等學科的基本概念和分析方法的理解與掌握,支撐學生畢業達成度評價，培養工程意識，提高綜合素質。
(4)激發學生學習與研究興趣，提高教學質量和豐富教學手段，以長沙理工大學人才培養定位目標和國家急需防災減災人才培養為出發點，科研成果助推本科教學,提高本科生的綜合素質。
