發(fā)布時間：2020-11-21 13:04

　　 橋址區(qū)風(fēng)場特性的研究是橋梁風(fēng)工程中的最基礎(chǔ)課題,目前山區(qū)峽谷地形風(fēng)場特性的研究還不充分,而且現(xiàn)行抗風(fēng)規(guī)范也只是給出了平坦地貌風(fēng)場特性參數(shù)的相應(yīng)規(guī)定,不能滿足山區(qū)峽谷地形風(fēng)場特性復(fù)雜多變的要求,針對山區(qū)橋梁進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計,就必須對此類山區(qū)典型地形風(fēng)場特性進(jìn)行專門研究。本文以西部山區(qū)典型復(fù)雜地形(喇叭口)為研究對象,運(yùn)用ANSYS FLUENT,選取三種湍流模型進(jìn)行地形模型橋位強(qiáng)風(fēng)特性數(shù)值模擬,與本課題組已有風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對比分析,驗(yàn)證了數(shù)值風(fēng)洞在復(fù)雜地形橋位風(fēng)場研究的可行性和準(zhǔn)確性,并選取合適的湍流模型。在此基礎(chǔ)上對喇叭口地形風(fēng)場進(jìn)行多地形參數(shù)(變換峽谷兩側(cè)山體夾角、喇叭口入口角度等)模擬計算,給出隨峽谷地形變化的典型地形流場分布機(jī)理和風(fēng)場變化規(guī)律,并提出各地形參數(shù)下風(fēng)參數(shù)變化符合的函數(shù)規(guī)律。首先針對實(shí)際山區(qū)典型復(fù)雜地形進(jìn)行風(fēng)特性數(shù)值模擬研究,得到了山區(qū)橋址區(qū)基本風(fēng)特性參數(shù)和一般風(fēng)特性參數(shù)的差異,明確了對橋位風(fēng)場影響程度較大的幾類地形參數(shù),給出了比較適合峽谷地形計算的湍流模型;其次通過對簡化地形不同峽谷夾角和不同喇叭口入口角度進(jìn)行風(fēng)特性數(shù)值模擬研究,得出了峽谷內(nèi)風(fēng)場隨地形參數(shù)變化而產(chǎn)生的變換規(guī)律,給出了梯度風(fēng)高度的變化范圍,繪制了風(fēng)速隨峽谷長度和豎直高度變化的曲線圖,較直觀的展現(xiàn)了風(fēng)場經(jīng)過峽谷口流入峽谷內(nèi)部而產(chǎn)生的變化情況,并擬合了風(fēng)速隨峽谷夾角和喇叭口入口角度變化的函數(shù)模型;最后在簡化峽谷地形中引入實(shí)橋模型,探究了實(shí)橋存在前后峽谷內(nèi)風(fēng)場受到的影響程度,得到了風(fēng)速在水平方向和豎直方向分別受到橋梁影響的范圍,計算出了風(fēng)速的增加幅度和最大風(fēng)速差。整體研究結(jié)果可以為同類地形下橋梁抗風(fēng)設(shè)計提供基本參考。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 山區(qū)復(fù)雜地形風(fēng)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)值模擬準(zhǔn)確性
        1.2.2 簡化山區(qū)地形對風(fēng)場的影響
        1.2.3 實(shí)際山區(qū)地形對風(fēng)特性的影響
        1.2.4 目前研究的進(jìn)展
        1.2.5 目前研究存在的問題
    1.3 本文研究的具體工作
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方案
2 喇叭口地形的風(fēng)場湍流模型研究
    2.1 計算模型的建立
        2.1.1 計算域的選取及幾何建模
        2.1.2 網(wǎng)格的生成
        2.1.3 邊界條件的設(shè)定
        2.1.4 湍流模型的選擇及參數(shù)設(shè)置
        2.1.5 計算工況的設(shè)置
    2.2 三種湍流模型計算結(jié)果分析
        2.2.1 山體表面壓力
        2.2.2 山體表面湍流強(qiáng)度
        2.2.3 山體表面風(fēng)速矢量
        2.2.4 梯度風(fēng)高度處風(fēng)速
        2.2.5 風(fēng)速剖面
        2.2.6 湍流強(qiáng)度
    2.3 模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對比分析
        2.3.1 風(fēng)速剖面
        2.3.2 淌流強(qiáng)度
        2.3.3 誤差分析
    2.4 本章小結(jié)
3 峽谷山體不同夾角的風(fēng)特性數(shù)值模擬研究
    3.1 計算模型的建立
        3.1.1 簡化地形模型的建立
        3.1.2 實(shí)際地形模型的建立
    3.2 實(shí)際地形數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.2.1 山體表面壓力
        3.2.2 山體表面風(fēng)速矢量
        3.2.3 風(fēng)速剖面
    3.3 簡化地形數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.3.1 山體表面壓力
        3.3.2 風(fēng)速剖面
        3.3.3 梯度風(fēng)高度
        3.3.4 湍流強(qiáng)度
    3.4 風(fēng)特性隨峽谷山體夾角變化的分布規(guī)律
        3.4.1 梯度風(fēng)高度處風(fēng)速
        3.4.2 峽谷谷口處風(fēng)速
    3.5 本章小結(jié)
4 喇叭口不同入口角度的風(fēng)特性數(shù)值模擬研究
    4.1 計算模型的建立
    4.2 簡化地形數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        4.2.1 山體表面壓力
        4.2.2 風(fēng)速剖面
        4.2.3 梯度風(fēng)高度
        4.2.4 湍流強(qiáng)度
    4.3 風(fēng)特性隨峽谷喇叭口入口角度變化的分布規(guī)律
        4.3.1 梯度風(fēng)高度處風(fēng)速
        4.3.2 峽谷谷口處風(fēng)速
    4.4 本章小結(jié)
5 實(shí)橋存在下峽谷風(fēng)特性數(shù)值模擬研究
    5.1 計算模型的建立
    5.2 實(shí)橋存在下數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        5.2.1 山體表面風(fēng)速矢量
        5.2.2 梯度風(fēng)高度處風(fēng)速
        5.2.3 橋面高程處風(fēng)速
        5.2.4 風(fēng)速剖面
    5.3 有無實(shí)橋數(shù)值模擬結(jié)果對比分析
        5.3.1 梯度風(fēng)高度處風(fēng)速
        5.3.2 橋面高程處風(fēng)速
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 白樺;李加武;劉健新;;西部河谷地區(qū)三水河橋址風(fēng)場特性試驗(yàn)研究[J];振動與沖擊;2012年14期

2 梁思超;張曉東;康順;康雅蘭;趙永鋒;;基于數(shù)值模擬的復(fù)雜地形風(fēng)場風(fēng)資源評估方法[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2012年03期

3 李永樂;胡朋;蔡憲棠;熊文斌;廖海黎;;緊鄰高陡山體橋址區(qū)風(fēng)特性數(shù)值模擬研究[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2011年06期

4 張玥;胡兆同;劉健新;;西部山區(qū)斜拉橋風(fēng)特性觀測及數(shù)值仿真[J];長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

5 徐洪濤;馬存明;馬順康;張慎旭;;山區(qū)橋梁橋址風(fēng)環(huán)境數(shù)值風(fēng)洞研究[J];世界橋梁;2011年03期

6 周志勇;肖亮;丁泉順;姜保宋;;大范圍區(qū)域復(fù)雜地形風(fēng)場數(shù)值模擬研究[J];力學(xué)季刊;2010年01期

7 肖儀清;李朝;歐進(jìn)萍;宋麗莉;李秋勝;;復(fù)雜地形風(fēng)能評估的CFD方法[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年09期

8 陳政清;李春光;張志田;廖建宏;;山區(qū)峽谷地帶大跨度橋梁風(fēng)場特性試驗(yàn)[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2008年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 高亮;內(nèi)陸強(qiáng)風(fēng)特性的現(xiàn)場實(shí)測與模擬[D];長安大學(xué);2012年

2 張玥;西部山區(qū)谷口處橋位風(fēng)特性觀測與風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬研究[D];長安大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 唐金旺;喇叭口地形橋址強(qiáng)風(fēng)特性風(fēng)洞試驗(yàn)及CFD模擬研究[D];西安科技大學(xué);2017年

2 丁冬;典型山區(qū)地形橋位良態(tài)風(fēng)特性研究[D];湖南大學(xué);2017年

3 馮林;基于峽谷地形的風(fēng)場數(shù)值模擬研究[D];浙江理工大學(xué);2017年

4 薛亞飛;復(fù)雜地形橋位風(fēng)場實(shí)測與CFD數(shù)值模擬[D];湖南大學(xué);2015年

5 丁海平;峽谷平均風(fēng)空間分布特性研究[D];西南交通大學(xué);2015年

6 唐昂;基于實(shí)際峽谷地形的近地風(fēng)場特性研究[D];浙江理工大學(xué);2015年

7 于濤;山區(qū)峽谷風(fēng)特性的數(shù)值模擬與現(xiàn)場實(shí)測的對比研究[D];湖南科技大學(xué);2014年

8 劉熠;山區(qū)峽谷橋址處風(fēng)場特性實(shí)測研究與數(shù)值模擬[D];長沙理工大學(xué);2014年

9 郭文星;復(fù)雜山地地形風(fēng)場CFD多尺度數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2893042