橋梁繞流湍流仿真和系統(tǒng)特性識(shí)別.pdf

1、基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):50978095),本文開(kāi)展了橋梁繞流湍流仿真和系統(tǒng)特性識(shí)別研究。主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 1)系統(tǒng)地闡述了工程中常用的湍流模型,總結(jié)了每種湍流模型的適用范圍和使用要求(網(wǎng)格、Yplus值),為橋梁計(jì)算風(fēng)工程湍流仿真提供了有益的參考。
　　 2)分析了標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和剪應(yīng)力輸運(yùn)(Shear-Stress Transports,SST)k-ω模型的模型特征和計(jì)算要求,并分別采

2、用它們識(shí)別了橋梁斷面的顫振導(dǎo)數(shù)。研究表明,基于合理的計(jì)算域和網(wǎng)格劃分,這兩種湍流模型均能較準(zhǔn)確地識(shí)別橋梁斷面的大部分顫振導(dǎo)數(shù),但在個(gè)別顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別上存在趨勢(shì)性的差別,表明SSTk-ω模型在識(shí)別橋梁顫振導(dǎo)數(shù)上優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。
　　 3)采用FLUENT軟件計(jì)算了寬高比為4的固定矩形斷面繞流場(chǎng),并對(duì)壓力分布進(jìn)行了主分量分析。研究表明,第一主分量與脈動(dòng)壓力RMS分布一致?；谏舷碌谝恢鞣至啃螤?可確定其分離剪切流中主漩渦的平均脫落

3、位置。基于第一階主坐標(biāo)時(shí)程,可獲得矩形斷面繞流的渦脫頻率。矩形斷面上下表面的主漩渦脫落主導(dǎo)了上下表面的壓力脈動(dòng)特征。同時(shí)開(kāi)展了斷面壓力第一主分量的雷諾數(shù)效應(yīng)研究,這將有助于進(jìn)行橋梁斷面繞流的雷諾數(shù)效應(yīng)研究。
　　 4)基于橋梁斷面不同振幅下的強(qiáng)迫振動(dòng),采用FLUENT軟件數(shù)值模擬了其繞流場(chǎng),對(duì)各工況下斷面壓力第一主分量分布進(jìn)行了分析與比較。研究表明,斷面迎風(fēng)側(cè)區(qū)域的壓力脈動(dòng)強(qiáng)度明顯大于其它區(qū)域。該區(qū)域的壓力分布與振動(dòng)幅值存在非線