CN116070333B - 考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法、系统及终端 - Google Patents

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Abstract

本申请适用于大跨度斜拉桥抗风设计技术领域，提供了一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法、系统及终端，该考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法包括：将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各节点的位置和环境参数确定各节点上的风速；根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式；进而确定各节点的气动阻力和气动升力；根据各节点的气动阻力和气动升力，以及各节点的位置，确定斜拉索的气动力的分布情况。本申请能够得到整根斜拉索上的具体受力情况，可以为索端力的分析提供更加精准的数据支持。

Description

考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法、系统及终端
技术领域
本申请属于大跨度斜拉桥抗风设计技术领域，尤其涉及一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法、系统及终端。
背景技术
对于大跨度斜拉桥，斜拉索承受的气动力是全桥风荷载的主要来源，准确计算斜拉索气动力对于桥梁设计建造的安全性和经济性具有重要意义。
目前，关于斜拉索气动力的计算只考虑了气动阻力，且在计算整根斜拉索的气动阻力时，取用斜拉索上特定高度的风速作为整根斜拉索的计算风速，未考虑风速沿斜拉索高度位置的变化，从而影响斜拉索气动阻力的准确性，进一步地，也影响了对斜拉索气动力的分析计算。
此外，对于斜拉索的索端力的计算，即对斜拉索的梁端和塔端的受力分析，其中考虑的气动力也是采用上述分析方法得到的气动阻力，进而也影响了索端力的准确性。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法、系统及终端，以提高斜拉索气动力计算的准确性。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，包括：获取斜拉索的基本参数和所述斜拉索所处的环境参数；将所述斜拉索分成预设数量的索单元，得到所述斜拉索上的多个节点，根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和所述环境参数确定各个节点上的风速；根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式；根据各个节点上的风速和所述基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力；根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况。
结合第一方面，在一些实施例中，所述根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，包括：根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，所述第二曲线为所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线；采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式；采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
结合第一方面，在一些实施例中，所述第一曲线包括第一区段、第二区段和第三区段，所述第二曲线包括第四区段、第五区段和第六区段。
所述采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式，包括：采用四次函数对所述第一区段进行拟合，得到所述第一区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第一关系式；采用二次函数对所述第二区段进行拟合，得到所述第二区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第二关系式；采用常数函数对所述第三区段进行拟合，得到所述第三区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第三关系式；根据所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。
所述采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式，包括：采用三次函数对所述第四区段进行拟合，得到所述第四区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第四关系式；采用三次函数对所述第五区段进行拟合，得到所述第五区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第五关系式；采用常数函数对所述第六区段进行拟合，得到所述第六区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第六关系式；根据所述第四关系式、所述第五关系式和所述第六关系式，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
结合第一方面，在一些实施例中，所述基本参数包括尺寸参数，所述环境参数包括空气密度。所述根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力，包括：根据各个节点对应的雷诺数和所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的阻力系数；根据各个节点对应的阻力系数、各个节点上的风速、所述空气密度和所述尺寸参数，确定各个节点的气动阻力；根据各个节点对应的雷诺数和所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的升力系数；
根据各个节点对应的升力系数、各个节点上的风速、所述空气密度和所述尺寸参数，确定各个节点的气动升力。
结合第一方面，在一些实施例中，所述基本参数还包括锚固端的位置、成桥索力和尺寸参数；其中，所述锚固端的位置包括梁端的位置和塔端的位置，所述成桥索力包括所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力。所述根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，包括：基于所述尺寸参数，以所述梁端的位置为原点，在所述斜拉索所在的平面内建立坐标系，并将所述斜拉索分为无限多个索微元；根据所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力，分析所述索微元的受力情况；基于所述坐标系，并根据所述梁端的位置和塔端的位置，确定梁端和塔端的弦线斜率；根据所述索微元的受力情况及所述梁端和塔端的弦线斜率，确定所述斜拉索的索形方程；基于所述坐标系，并根据所述索形方程、所述预设数量和所述尺寸参数，确定各个节点的位置。
结合第一方面，在一些实施例中，所述根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，包括：基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动阻力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动阻力；基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动升力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动升力；根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及所述相邻两个节点之间的索段上的气动阻力和气动升力，确定所述斜拉索的气动力的分布情况。
结合第一方面，在一些实施例中，在所述确定所述斜拉索的气动力的分布情况后，所述方法还包括：根据所述基本参数，确定各个索单元的单元刚度矩阵；其中，所述基本参数包括弹性模量、索截面对索截面的主惯性轴的惯性矩和尺寸参数；将各个索单元的单元刚度矩阵按照预设规则进行叠加，生成所述斜拉索的总体刚度矩阵；基于所述斜拉索的气动力的分布情况和所述斜拉索的总体刚度矩阵，确定所述斜拉索的索端力，所述索端力包括梁端所受的力和塔端所受的力。
第二方面，本申请实施例提供了一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统，包括：参数获取模块，用于获取斜拉索的基本参数和所述斜拉索所处的环境参数；节点参数确定模块，用于将所述斜拉索分成预设数量的索单元，得到所述斜拉索上的多个节点，根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和所述环境参数确定各个节点上的风速；气动力系数和雷诺数的关系对应模块，用于根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式；节点气动力计算模块，用于根据各个节点上的风速和所述基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力；整索气动力确定模块，用于根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况。
结合第二方面，在一些实施例中，所述气动力系数和雷诺数的关系对应模块，包括：风洞模拟单元，用于根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，所述第二曲线为所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线；第一拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式；第二拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请实施例，将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和斜拉索所处的环境参数确定各个节点上的风速，通过将斜拉索分成索单元并确定各节点上的风速，可以为气动力的分析提供更加精确的计算依据。根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，根据各个节点上的风速和斜拉索的基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，结合气动力系数随雷诺数变化的关系式，以及斜拉索的基本参数和其所处的环境参数，确定各个节点的气动阻力和气动升力，通过每个节点对应的气动力系数确定每个节点的气动阻力和气动升力，能够确定斜拉索上多处位置的具体受力情况，可以提高整索气动力计算的精确程度。根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，综合了斜拉索上各节点位置的气动阻力和气动升力，能够得到整根斜拉索上的具体受力情况，可以为索端力的分析提供更加精准的数据支持。
可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法的流程示意图；
图2是本申请一实施例提供的确定各个节点的位置的具体步骤的流程示意图；
图3是本申请一实施例提供的平面内斜拉索的受力情况示意图；
图4是本申请一实施例提供的平面内索微元的受力情况示意图；
图5是本申请一实施例提供的斜拉桥的横桥向风场示意图；
图6是本申请一实施例提供的气动力系数随雷诺数变化的曲线图；
图7是本申请一实施例提供的在确定斜拉索的气动力的分布情况之后斜拉索气动力的分析方法的其他步骤的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统的示意图；
图9是本申请实施例提供的终端的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
对于大跨度斜拉桥，斜拉索承受的气动力是全桥风荷载的主要来源，准确计算斜拉索气动力对于桥梁设计建造的安全性和经济性具有重要意义。大跨度斜拉桥的斜拉索的两端锚点的高差一般较大，风速沿高度的分布变化显著，而雷诺数与风速成正比关系，这将导致斜拉索的不同位置可能处于不同的雷诺数区，从而具有不同的气动力特性，即雷诺数效应。
目前国内外的主要规范中，关于斜拉索气动力的规定，都只考虑了气动阻力，而暂未考虑气动升力的影响；且在计算整根斜拉索的气动阻力时，以斜拉索上特定高度的风速作为整根斜拉索的计算风速，未考虑风速沿斜拉索高度位置的变化，从而影响斜拉索气动阻力的准确性，进一步地，也影响了斜拉索气动力的计算的准确性。现有的主流商用桥梁有限元计算软件也都采用规范中这种计算方式。
基于上述问题，本申请实施例中的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和斜拉索所处的环境参数确定各个节点上的风速，通过将斜拉索分成索单元并确定各节点上的风速，可以为气动力的分析提供更加精确的计算依据。根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，根据各个节点上的风速和斜拉索的基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，结合气动力系数随雷诺数变化的关系式，以及斜拉索的基本参数和其所处的环境参数，确定各个节点的气动阻力和气动升力，通过每个节点对应的气动力系数确定每个节点的气动阻力和气动升力，能够确定斜拉索上多处位置的具体受力情况，可以提高整索气动力计算的精确程度。根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，综合了斜拉索上各节点位置的气动阻力和气动升力，能够得到整根斜拉索上的具体受力情况，可以为索端力的分析提供更加精准的数据支持。
图1是本申请一实施例提供的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法的流程示意图，参照图1，对该考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法的详述如下：
在S101中，获取斜拉索的基本参数和斜拉索所处的环境参数。
其中，斜拉索的基本参数可以包括锚固端的位置、成桥索力、气动外形、截面形式、材料成分、尺寸参数等，其中锚固端包括斜拉索与塔柱相连的塔端以及斜拉索与梁连接的梁端。斜拉索所处的环境参数可以包括地表粗糙度系数、空气密度和基本风速等。
斜拉桥(cable stayed bridge)作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥，斜拉桥主要由主梁、斜拉索和塔柱组成。
在S102中，将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和斜拉索所处的环境参数确定各个节点上的风速。
在一些实施例中，可以按照斜拉索的水平方向的长度将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的水平间隔相等的多个节点。应当理解，本领域技术人员可以根据实际算法的需求将斜拉索在某一方向上进行平均分段，或者不平均分段。
上述基本参数可以包括锚固端的位置、成桥索力和尺寸参数。其中，所述锚固端的位置包括梁端的位置和塔端的位置，成桥索力包括斜拉索在静态情况下的张力和斜拉索的重力。
一些示例中，可以基于悬链线理论，计算斜拉索在成桥无风状态下的线形，得到索形方程，并基于该索形方程，确定斜拉索上各节点的位置。
斜拉索在成桥设计状态下的静态索形是计算气动力的基础，因斜拉索具有垂度效应，故成桥时斜拉索在索端力和自重作用下并非保持直线，其中索端力即斜拉索两端的张力，包括塔端的张力和梁端的张力。
参见图2，一些实施例中，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，可以包括以下步骤：
S201，基于斜拉索的尺寸参数，以梁端的位置为原点，在斜拉索所在的平面内建立坐标系，并将斜拉索分为无限多个索微元。
上述尺寸参数可以包括斜拉索的拉索长度、水平投影长度以及竖向投影长度。
S202，根据斜拉索在静态情况下的张力和斜拉索的重力，分析索微元的受力情况。
S203，基于上述坐标系，并根据梁端的位置和塔端的位置，确定梁端和塔端的弦线斜率。
S204，根据索微元的受力情况及梁端和塔端的弦线斜率，确定斜拉索的索形方程。
S205，基于上述坐标系，并根据索形方程、索单元的预设数量和斜拉索的尺寸参数，确定各个节点的位置。
其中，节点的位置可以通过坐标表示。
示例性地，参见图3，设斜拉索的梁端锚点为A，塔端锚点为B，梁端锚点A的索力为T A，塔端锚点B的索力为T B。选择梁端锚点A为坐标原点，并在索面内建立坐标系xoz，梁端锚点A的索力T A可以分解为水平方向的H A和竖向的V A，塔端锚点B的索力T B可以分解为水平方向的H B和竖向的V B，斜拉索的水平投影长度和竖向投影长度分别为l和h。
基于上述对整根斜拉索的索端力的受力分析，对图3中的斜拉索进行微分处理，取其中一段长度为ds的索微元，设该索微元的端点分别为i和j。该索微元的力的正方向如图4所示。
应当理解，为了便于说明本申请实施例中的方法，本实施例中假设斜拉索只能承受拉力，不能受压和抗弯；斜拉索为线弹性材料，其变形符合胡克定律；忽略由于变形引起的索截面的变化；斜拉索的自重沿弧长均匀分布。
参见图4，该索微元两端的切向力分别为T i、T j，两端的水平分力分别为H i、H j，两端的竖向分力分别为V i、V j，根据受力平衡条件可以确定以下微分方程：
Figure SMS_1
（1）
其中，dx为索微元的水平投影长度，dz为索微元的竖向投影长度，q为索微元的重力，H为索微元的水平分力。
求解上述微分方程，得到索形方程的表达式为：
Figure SMS_2
（2）
根据索微元的受力情况，可以确定索微元的索端张力T和水平分力H之间的关系为：
Figure SMS_3
（3）
其中，
Figure SMS_4
为索形方程的导数。
需要说明的是，索形方程中的积分常数与拉索水平分力H有关，而H又与待求索形有关，因此需通过迭代求解索形。具体地，可以假定一斜率作为索形方程的导数代入式（3），得到水平分力H的值。将水平分力H的值代入式（2），并对式（2）进行求导计算，得到索形方程的第一导函数。再将第一导函数代入式（3），得到水平分力H关于x的表达式。将该表达式代入式（2），继续对式（2）进行求导计算，得到索形方程的第二导函数，后续继续进行迭代计算。根据塔端锚点和梁端锚点的水平坐标值，在迭代计算过程中确定两端锚点分别对应的导数，即斜拉索两个索端的斜率。当连续两次迭代求得的索端的斜率之差小于预设差值时，停止迭代。例如，为减少迭代次数，可以将两个锚点的弦线斜率作为迭代的初始值，不断更新索形方程，直至前后两次迭代的索端的斜率之差小于预设差值，本示例中，迭代循环4至5次后，即可满足精度要求。
通过上述迭代计算，确定水平分力H；将水平分力H代入式（2），得到最终的索形方程。
示例性地，索单元的预设数量可以为n-1。将斜拉索按水平方向的长度均分为n-1份，得到的节点数量为n个，并将各个节点分别编号为1，2，……，n。将各个节点的横坐标分别代入最终的索形方程，计算各个节点的纵坐标，确定各个节点的坐标。节点的坐标可以记为(x k ，z k)，k=1，2，……，n。
在一些实施例中，根据各个节点的位置和斜拉索所处的环境参数确定各个节点上的风速，可以包括：
根据基本风速、各个节点的高度和地表粗糙度系数，确定各个节点上的风速为：
Figure SMS_5
其中，V 10为基本风速（m/s），Z为各个节点的高度（m），α为地表粗糙度系数。
需要说明的是，对于实际的桥梁，斜拉索两端的锚固点和整根斜拉索组成的平面可能不平行于斜拉桥的梁的轴线和塔柱的中轴线组成的平面，但考虑到实际的桥梁中，上述两个平面的夹角很小，故本申请实施例中假定风荷载垂直作用于索面，如图5所示。
在S103中，根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式。
具体地，在一些实施例中，S103可以通过S1031至S1033实现：
在S1031中，根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，第一曲线为斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，第二曲线为斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线。
其中，第一曲线包括第一区段、第二区段和第三区段，第二曲线包括第四区段、第五区段和第六区段。
在S1032中，采用不同的拟合函数对第一曲线进行分段拟合，得到斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。
在一种可能实现的实施方式中，可以采用四次函数对第一区段进行拟合，得到第一区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第一关系式；采用二次函数对第二区段进行拟合，得到第二区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第二关系式；采用常数函数对第三区段进行拟合，得到第三区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第三关系式。之后，根据第一关系式、第二关系式和第三关系式，得到斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。
在S1033中，采用不同的拟合函数对第二曲线进行分段拟合，得到斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
在一种可能实现的实施方式中，可以采用三次函数对第四区段进行拟合，得到第四区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第四关系式；采用三次函数对第五区段进行拟合，得到第五区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第五关系式；采用常数函数对第六区段进行拟合，得到第六区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第六关系式。之后，根据第四关系式、第五关系式和第六关系式，得到斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
图6是本申请一实施例提供的气动力系数随雷诺数变化的曲线图。在本实施例中，根据风洞试验，得到光滑表现的斜拉索的气动力系数随雷诺数变化的试验数据，如表1所示：
表1 气动力系数随雷诺数变化的试验数据
Figure SMS_6
其中，Re为雷诺数，C D为斜拉索的阻力系数，C L为斜拉索的升力系数。
根据表1中的试验数据，得到气动力随雷诺数变化的离散曲线，对该离散曲线进行分段拟合。如图6所示，第一区段为雷诺数小于3.66×105的区段，采用三次函数拟合得到斜拉索的阻力系数C D和雷诺数Re的第一关系式：
Figure SMS_7
对上述C D1进行拟合度检验，得到该函数的拟合度为R²=0.9996。
本实施例中，第二区段为雷诺数在3.75×105至4.09×105的区段，采用三次函数拟合得到斜拉索的阻力系数C D和雷诺数Re的第二关系式：
Figure SMS_8
对上述C D2进行拟合度检验，得到该函数的拟合度为R²=0.9974。
本实施例中，第三区段为雷诺数超过4.18×105的区段，采用常数函数拟合，参见表1及图6，第三区段对应的斜拉索的阻力系数C D取值为0.29，即第三关系式为：
Figure SMS_9
需要说明的是，拟合后的曲线上存在跳跃间断点，可以对两个跳跃间断点之间的区段进行线性插值。根据上述第一关系式、第二关系式、第三关系式及跳跃间断点之间的线性插值，确定完整的斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。
本实施例中，对C L随Re的变化曲线按图6中的虚线区域进行分段拟合，即第四区段为雷诺数小于3.66×105的区段，采用四次函数拟合得到斜拉索的升力系数C L和雷诺数Re的第四关系式为：
Figure SMS_10
对上述C L1进行拟合度检验，得到该函数的拟合度为R²=0.9344。
本实施例中，第五区段为雷诺数在3.75×105至4.09×105的区段，采用二次函数拟合得到斜拉索的升力系数C L和雷诺数Re的第五关系式为：
Figure SMS_11
对上述C L2进行拟合度检验，得到该函数的拟合度为R²=0.995。
本实施例中，第六区段为雷诺数超过4.18×105的区段，采用常数函数拟合，参见表1及图6，第六区段对应的斜拉索的升力系数C L取值为0.08，即第六关系式为：
Figure SMS_12
同样地，可以对C L随Re的变化曲线上的两个跳跃间断点之间的区段进行线性插值。根据上述第四关系式、第五关系式、第六关系式及跳跃间断点之间的线性插值，确定完整的斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
上述实施例中的方法，根据风洞试验，得到斜拉索的气动力系数随雷诺数变化的试验数据，通过各区段的拟合函数，确定整个研究区段内气动阻力系数和气动升力系数随雷诺数的变化的关系式，从而可以根据任一雷诺数的值确定气动力系数的值，以便于后续对各个节点气动阻力和气动升力的精确计算。
在S104中，根据各个节点上的风速和斜拉索的基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、环境参数和基本参数，以及斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力。
其中，基本参数包括尺寸参数，环境参数包括空气密度。例如，尺寸参数可以包括斜拉索横截面的直径。
在一些实施例中，S104具体可以包括S1041至S1044：
在S1041中，根据各个节点对应的雷诺数和斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的阻力系数。
在S1042中，根据各个节点对应的阻力系数、各个节点上的风速、空气密度和尺寸参数，确定各个节点的气动阻力。
本申请实施例中，气动阻力可以通过下式计算：
Figure SMS_13
其中，F D为节点处的气动阻力值(N/m)，ρ为空气密度(kg/m3)，V d为节点上的风速(m/s)，C D为斜拉索的阻力系数，D为斜拉索横截面的直径(m)。
在S1043中，根据各个节点对应的雷诺数和斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的升力系数。
在S1044中，根据各个节点对应的升力系数、各个节点上的风速、空气密度和所述尺寸参数，确定各个节点的气动升力。
本申请实施例中，气动升力可以通过下式计算：
Figure SMS_14
其中，F L为节点处的气动升力值(N/m)，ρ为空气密度(kg/m3)，V d为节点上的风速(m/s)，C L为斜拉索的升力系数，D为斜拉索横截面的直径(m)。
在S105中，根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定斜拉索的气动力的分布情况。
在一些实施例中，S105可以包括以下步骤：
S1051，基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动阻力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动阻力。
S1052，基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动升力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动升力。
S1053，根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及相邻两个节点之间的索段上的气动阻力和气动升力，确定斜拉索的气动力的分布情况。
上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，综合了斜拉索上各节点位置的气动阻力和气动升力，能够得到整根斜拉索上的具体受力情况，从而为索端力的分析提供更加精准的数据支持。
参见图7，一些实施例中，基于图1所示的实施例，在确定斜拉索的气动力的分布情况之后，上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法还可以包括：
在S701中，根据斜拉索的基本参数，确定各个索单元的单元刚度矩阵；其中，斜拉索的基本参数包括弹性模量、索截面对索截面的主惯性轴的惯性矩和尺寸参数。
在S702中，将各个索单元的单元刚度矩阵按照预设规则进行叠加，生成斜拉索的总体刚度矩阵。
在S703中，基于斜拉索的气动力的分布情况和斜拉索的总体刚度矩阵，确定斜拉索的索端力，索端力包括梁端所受的力和塔端所受的力。
在一种可能实现的实施方式中，根据传统有限元法的计算原理，可以采用梁单元对斜拉索进行模拟，并考虑重力二阶效应（P-△效应）。将整根斜拉索分为有限多个索单元，本实施例中，可以直接使用上述S102中的索单元，将索单元视作有限元法中的梁单元。
有限元法是计算固体力学的常用方法，该方法的基本思想是将研究对象解耦成几个单元分别分析。其中，在对单元体进行力学特性的计算时，单元刚度矩阵（elementstiffness matrix）将力与变形联系起来，是非常重要的系数矩阵。
应当理解，本领域技术人员知晓单元刚度矩阵的原理，因此不再赘述单元刚度矩阵的原理及详细确定过程。
本实施例中，将索单元的始端节点记为a，末端节点记为b，根据有限元法及单元刚度矩阵的原理，生成各个索单元的刚度矩阵，如下：
Figure SMS_15
其中，E是斜拉索的材料的弹性模量，I是索截面对索截面的主轴的惯性矩，A为索单元的截面面积，l为索单元的长度。
将上述单元刚度矩阵按照索单元的始末端节点进行分块，记为如下形式：
Figure SMS_16
其中，
Figure SMS_17
、
Figure SMS_18
、
Figure SMS_19
和
Figure SMS_20
均为三阶矩阵。
将上述分块后的单元刚度矩阵按照直接刚度法组装成总体刚度矩阵。在本实施例中，可以基于上述分块后的单元刚度矩阵，扩展生成3m×3m的方阵，m为参与组装的单元刚度矩阵的数量。
根据斜拉索的支承条件，确定斜拉索两端之间的节点为刚结。需要说明的是，斜拉索两端的节点为固定节点，并非刚结。因此，斜拉索两端的节点的位移量为零，斜拉索两端之间的节点的位移量为未知量。
根据斜拉索的气动力的分布情况，确定各个节点的等效荷载。将各个节点的等效荷载、总体刚度矩阵以及各个节点的位移量代入有限元法中的结构刚度方程中进行求解，确定斜拉索两端之间的各个节点的位移量。
将各个节点的位移量代入有限元法中的结构刚度方程，确定斜拉索的索端力。
上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和斜拉索所处的环境参数确定各个节点上的风速，通过将斜拉索分成索单元并确定各节点上的风速，可以为气动力的分析提供更加精确的计算依据。根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，根据各个节点上的风速和斜拉索的基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，结合气动力系数随雷诺数变化的关系式，以及斜拉索的基本参数和其所处的环境参数，确定各个节点的气动阻力和气动升力，通过每个节点对应的气动力系数确定每个节点的气动阻力和气动升力，能够确定斜拉索上多处位置的具体受力情况，可以提高整索气动力计算的精确程度。根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，综合了斜拉索上各节点位置的气动阻力和气动升力，能够得到整根斜拉索上的具体受力情况，可以为索端力的分析提供更加精准的数据支持。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，图8示出了本申请实施例提供的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统的示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参见图8，本申请实施例中的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统80可以包括参数获取模块81、节点参数确定模块82、气动力系数和雷诺数的关系对应模块83、节点气动力计算模块84和整索气动力确定模块85。
其中，参数获取模块81，用于获取斜拉索的基本参数和斜拉索所处的环境参数。
节点参数确定模块82，用于将斜拉索分成预设数量的索单元，得到斜拉索上的多个节点，根据斜拉索的基本参数和索单元的预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和环境参数确定各个节点上的风速。
气动力系数和雷诺数的关系对应模块83，用于根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式。
节点气动力计算模块84，用于根据各个节点上的风速和斜拉索的基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、环境参数和基本参数，以及斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力。
整索气动力确定模块85，用于根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定斜拉索的气动力的分布情况。
在一些实施例中，斜拉索的基本参数可以包括锚固端的位置、成桥索力和尺寸参数；其中，锚固端的位置包括梁端的位置和塔端的位置，成桥索力包括斜拉索在静态情况下的张力和斜拉索的重力。上述节点参数确定模块82可以包括节点位置确定单元。
节点位置确定单元，具体用于基于尺寸参数，以梁端的位置为原点，在斜拉索所在的平面内建立坐标系，并将斜拉索分为无限多个索微元；根据斜拉索在静态情况下的张力和斜拉索的重力，分析索微元的受力情况；基于上述坐标系，并根据梁端的位置和塔端的位置，确定梁端和塔端的弦线斜率；根据索微元的受力情况及梁端和塔端的弦线斜率，确定斜拉索的索形方程；基于上述坐标系，并根据该索形方程、预设数量和尺寸参数，确定各个节点的位置。
在一些实施例中，上述气动力系数和雷诺数的关系对应模块83，可以包括风洞模拟单元、第一拟合单元和第二拟合单元。
其中，风洞模拟单元，用于根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，第一曲线为斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，第二曲线为斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线。第一拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。第二拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
在一些实施例中，第一曲线可以包括第一区段、第二区段和第三区段，第二曲线可以包括第四区段、第五区段和第六区段。
上述第一拟合单元，具体用于采用四次函数对第一区段进行拟合，得到第一区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第一关系式；采用二次函数对第二区段进行拟合，得到第二区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第二关系式；采用常数函数对第三区段进行拟合，得到第三区段对应的斜拉索的阻力系数和雷诺数的第三关系式；根据第一关系式、第二关系式和第三关系式，得到斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式。
上述第二拟合单元，具体用于采用三次函数对第四区段进行拟合，得到第四区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第四关系式；采用三次函数对第五区段进行拟合，得到第五区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第五关系式；采用常数函数对第六区段进行拟合，得到第六区段对应的斜拉索的升力系数和雷诺数的第六关系式；根据第四关系式、第五关系式和第六关系式，得到斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
在一些实施例中，斜拉索的基本参数可以包括尺寸参数，环境参数可以包括空气密度，上述节点气动力计算模块84，具体用于根据各个节点对应的雷诺数和斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的阻力系数；根据各个节点对应的阻力系数、各个节点上的风速、空气密度和尺寸参数，确定各个节点的气动阻力；根据各个节点对应的雷诺数和斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的升力系数；根据各个节点对应的升力系数、各个节点上的风速、空气密度和尺寸参数，确定各个节点的气动升力。
在一些实施例中，上述整索气动力确定模块85，具体用于基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动阻力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动阻力；基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动升力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动升力；根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及相邻两个节点之间的索段上的气动阻力和气动升力，确定斜拉索的气动力的分布情况。
在一些实施例中，上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统80还可以包括索端力确定模块。该索端力确定模块用于根据基本参数，确定各个索单元的单元刚度矩阵；其中，基本参数包括弹性模量、索截面对索截面的主惯性轴的惯性矩和尺寸参数；将各个索单元的单元刚度矩阵按照预设规则进行叠加，生成斜拉索的总体刚度矩阵；基于斜拉索的气动力的分布情况和斜拉索的总体刚度矩阵，确定斜拉索的索端力，该索端力包括梁端所受的力和塔端所受的力。
需要说明的是，上述模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
本申请实施例还提供了一种终端，参见图9，该终端900可以包括：至少一个处理器910、存储器920以及存储在所述存储器920中并可在所述至少一个处理器910上运行的计算机程序，所述处理器910执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图1所示实施例中的S101至S105。或者，处理器910执行所述计算机程序时实现上述各系统实施例中各模块的功能，例如图8所示模块81至模块85的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器920中，并由处理器910执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在终端900中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端的示例，并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器910可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器920可以是终端的内部存储单元，也可以是终端的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。所述存储器920用于存储所述计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。所述存储器920还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
总线可以是工业标准体系结构（Industry Standard Architecture，ISA）总线、外部设备互连（Peripheral Component，PCI）总线或扩展工业标准体系结构（ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA）总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法各个实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法各个实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统、终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，包括：
获取斜拉索的基本参数和所述斜拉索所处的环境参数；所述基本参数包括锚固端的位置、成桥索力和尺寸参数；其中，所述锚固端的位置包括梁端的位置和塔端的位置，所述成桥索力包括所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力；
将所述斜拉索分成预设数量的索单元，得到所述斜拉索上的多个节点，根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和所述环境参数确定各个节点上的风速；
根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式；
根据各个节点上的风速和所述基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力；
根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况；
所述根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，包括：基于所述尺寸参数，以所述梁端的位置为原点，在所述斜拉索所在的平面内建立坐标系，并将所述斜拉索分为无限多个索微元；根据所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力，分析所述索微元的受力情况；基于所述坐标系，并根据所述梁端的位置和塔端的位置，确定梁端和塔端的弦线斜率；根据所述索微元的受力情况及所述梁端和塔端的弦线斜率，确定所述斜拉索的索形方程；基于所述坐标系，并根据所述索形方程、所述预设数量和所述尺寸参数，确定各个节点的位置。
2.如权利要求1所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，所述根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，包括：
根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，所述第二曲线为所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线；
采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式；
采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
3.如权利要求2所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，所述第一曲线包括第一区段、第二区段和第三区段，所述第二曲线包括第四区段、第五区段和第六区段；
所述采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式，包括：
采用四次函数对所述第一区段进行拟合，得到所述第一区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第一关系式；采用二次函数对所述第二区段进行拟合，得到所述第二区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第二关系式；采用常数函数对所述第三区段进行拟合，得到所述第三区段对应的所述斜拉索的阻力系数和雷诺数的第三关系式；
根据所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式；
所述采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式，包括：
采用三次函数对所述第四区段进行拟合，得到所述第四区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第四关系式；采用三次函数对所述第五区段进行拟合，得到所述第五区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第五关系式；采用常数函数对所述第六区段进行拟合，得到所述第六区段对应的所述斜拉索的升力系数和雷诺数的第六关系式；
根据所述第四关系式、所述第五关系式和所述第六关系式，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
4.如权利要求1所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，所述基本参数包括尺寸参数，所述环境参数包括空气密度；
所述根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力，包括：
根据各个节点对应的雷诺数和所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的阻力系数；
根据各个节点对应的阻力系数、各个节点上的风速、所述空气密度和所述尺寸参数，确定各个节点的气动阻力；
根据各个节点对应的雷诺数和所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式确定各个节点对应的升力系数；
根据各个节点对应的升力系数、各个节点上的风速、所述空气密度和所述尺寸参数，确定各个节点的气动升力。
5.如权利要求1所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，所述根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况，包括：
基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动阻力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动阻力；
基于各个节点的位置，并根据各个节点的气动升力，通过线性内插法确定相邻两个节点之间的索段上的气动升力；
根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及所述相邻两个节点之间的索段上的气动阻力和气动升力，确定所述斜拉索的气动力的分布情况。
6.如权利要求1所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析方法，其特征在于，在所述确定所述斜拉索的气动力的分布情况后，所述方法还包括：
根据所述基本参数，确定各个索单元的单元刚度矩阵；其中，所述基本参数包括弹性模量、索截面对索截面的主惯性轴的惯性矩和尺寸参数；
将各个索单元的单元刚度矩阵按照预设规则进行叠加，生成所述斜拉索的总体刚度矩阵；
基于所述斜拉索的气动力的分布情况和所述斜拉索的总体刚度矩阵，确定所述斜拉索的索端力，所述索端力包括梁端所受的力和塔端所受的力。
7.一种考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取斜拉索的基本参数和所述斜拉索所处的环境参数；所述基本参数包括锚固端的位置、成桥索力和尺寸参数；其中，所述锚固端的位置包括梁端的位置和塔端的位置，所述成桥索力包括所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力；
节点参数确定模块，用于将所述斜拉索分成预设数量的索单元，得到所述斜拉索上的多个节点，根据所述基本参数和所述预设数量确定各个节点的位置，并根据各个节点的位置和所述环境参数确定各个节点上的风速；
气动力系数和雷诺数的关系对应模块，用于根据风洞试验，利用拟合函数，分别确定所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式；
节点气动力计算模块，用于根据各个节点上的风速和所述基本参数，确定各个节点对应的雷诺数，并根据各个节点对应的雷诺数、各个节点上的风速、所述环境参数和所述基本参数，以及所述斜拉索的阻力系数和升力系数随雷诺数变化的关系式，确定各个节点的气动阻力和气动升力；
整索气动力确定模块，用于根据各个节点的气动阻力和气动升力，以及各个节点的位置，确定所述斜拉索的气动力的分布情况；
所述节点位置确定模块，具体用于基于所述尺寸参数，以所述梁端的位置为原点，在所述斜拉索所在的平面内建立坐标系，并将所述斜拉索分为无限多个索微元；根据所述斜拉索在静态情况下的张力和所述斜拉索的重力，分析所述索微元的受力情况；基于所述坐标系，并根据所述梁端的位置和塔端的位置，确定梁端和塔端的弦线斜率；根据所述索微元的受力情况及所述梁端和塔端的弦线斜率，确定所述斜拉索的索形方程；基于所述坐标系，并根据所述索形方程、所述预设数量和所述尺寸参数，确定各个节点的位置。
8.如权利要求7所述的考虑雷诺数效应的斜拉索气动力的分析系统，其特征在于，所述气动力系数和雷诺数的关系对应模块，包括：
风洞模拟单元，用于根据风洞试验，得到第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的曲线，所述第二曲线为所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的曲线；
第一拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第一曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的阻力系数随雷诺数变化的关系式；
第二拟合单元，用于采用不同的拟合函数对所述第二曲线进行分段拟合，得到所述斜拉索的升力系数随雷诺数变化的关系式。
9.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
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