随着桥梁结构形式不断向轻型化、长大化发展,桥梁在结构上变为一种柔性体系,对风的作用极为敏感,桥梁抗风设计已成为桥梁设计的一个关键性问题。由于湍流求解的困难,一般只能通过风洞试验来测定风对桥梁的作用。风洞试验由于周期长、成本高等特点而无法广泛运用到实际工程。近年来CFD在桥梁风工程中得到了越来越多的应用,采用CFD方法进行大跨度桥梁截面气动特性分析是近几年来桥梁抗风的一个新领域。本文利用CFD技术,在二维流场域对两种典型桥梁结构进行数值模拟,得到其气动参数及流场特征,具体内容如下:(1)综述了风致振动的研究现状以及CFD技术在桥梁风工程领域的应用现状,简要介绍了CFD技术的理论基础;(2)分别对理想平板、流线型断面和钝型断面进行了静态数值模拟,将理想平板的三分力系数与理论值进行对比,结果显示数值结果吻合度高,证明CFD方法对研究近似定常流场问题的可靠性。然后研究两类桥梁断面静力系数随风攻角的变化规律;(3)介绍经典颤振导数理论,利用动网格技术分别对理想平板、流线型断面和钝型断面进行单自由度强迫振动的数值模拟,以折减风速为变量,计算8个颤振导数,将理想平板数值结果与理论值和试验值进行对比,验证非定常问题的可靠性;(4)对断面颤振导数进行参数化分析,研究来流风攻角、简谐振动振幅对颤振导数的影响情况。指出桥梁断面气动自激力的非线性特征,通过频谱分析得到气动自激力各阶分量所占百分比,总结两类断面气动力非线性特征。本文数值模拟方法有效地避免了风洞试验成本高、周期长的缺点,数值模拟结果也具有很好的可信度。在今后的桥梁抗风研究中,可以将CFD数值模拟方法与风洞试验结合起来,二者相辅相成,对桥梁设计和建设提供有效的技术支撑。