采用CFD方法的鈍體橋梁斷面風(fēng)阻系數(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷提高，橋梁的跨徑越來越大，橋梁主梁所在的海拔也越來越高，風(fēng)荷載對(duì)主梁的影響也越來越大。因此，橋梁所受到風(fēng)災(zāi)害也越來越多，風(fēng)荷載已經(jīng)成為現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)控制荷載之一。在橋梁抗風(fēng)研究中，三分力系數(shù)是影響橋梁抗風(fēng)分析精度的重要參數(shù)。迄今為止，測(cè)試橋梁氣動(dòng)穩(wěn)定的最根本的方法仍然是風(fēng)洞試驗(yàn)。但這種實(shí)驗(yàn)研究一般具有周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、測(cè)試設(shè)備復(fù)雜和流動(dòng)可視化困難等不足之處。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展給風(fēng)工程研究提供了一種可能替代物理風(fēng)洞

2、試驗(yàn)的手段，即數(shù)值模擬。在短期內(nèi)，由于受客觀條件的限制，還不可能完全用計(jì)算流體力學(xué)全過程仿真和替代全橋風(fēng)洞試驗(yàn)。但在現(xiàn)有條件下，不但可以用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)模擬部分物理風(fēng)洞試驗(yàn)，為理論分析提供參數(shù)和理論分析方法，而且還可以用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的可視化。
　　本文首先介紹了流體力學(xué)的基本知識(shí)，包括控制方程、常用的有限差分理論等。以矩形鈍體斷面為例，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)中常用的標(biāo)準(zhǔn)k-ε和SST兩種湍流模型，模擬不同攻角下矩形斷面的三

3、分力系數(shù)，再將數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，給出矩形斷面周圍流場(chǎng)的壓強(qiáng)與速度分布云圖。選取更適合矩形斷面數(shù)值模擬的方法。對(duì)比結(jié)果顯示，在小攻角范圍內(nèi)，用SST湍流模型數(shù)值模擬的結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)值吻合的比較好，同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了計(jì)算流體力學(xué)能夠較為精確的數(shù)值模擬橋梁斷面的三分力系數(shù)以及顯示流體流動(dòng)方面的優(yōu)越性。
　　為了進(jìn)一步研究計(jì)算流體力學(xué)在橋梁鈍體斷面三分力系數(shù)研究的精確度，本文進(jìn)一步分析了扁平矩形截面在不同攻角下的三分力系數(shù)