桥梁典型断面三分力系数雷诺数效应数值研究

发布时间：2016-10-29 15:00

  本文关键词：桥梁典型截面静风系数数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《中南大学》 2010年

桥梁典型断面三分力系数雷诺数效应数值研究

邱捷  

【摘要】： 三分力系数是桥梁抗风分析的必备参数,是抖振、驰振以及稳定性分析研究中的重要参数。三分力系数的取值直接影响桥梁抗风分析的精度,因此比较精确地计算桥梁断面三分力系数有着重要的意义。本文雷诺数研究范围的确定考虑了不同季节温度的变化(-30-40°C)、实际风速的变化(10-70m/s)、特征长度的变化(实桥和风洞试验的模型尺寸的不同)等。对扁平箱梁、П型、钝体箱型三种典型桥梁断面在-6°、-3°、0°、3°、6°攻角下的三分力系数雷诺数效应进行了探讨。本文主要做了下面几个方面的工作： 1、研究了扁平箱梁、П型、钝体箱梁三种桥梁断面的三分力系数在不同攻角下的三分力系数雷诺数效应变化规律,并给出了部分不同雷诺数下的流场特征图。 2、研究了扁平箱梁、П型、钝体箱梁三种桥梁断面在实桥状态下的三分力系数雷诺数效应,得到了实桥状态下三分力系数不是一个定值,而是在一个范围内变化的。 3、基于三分力系数雷诺数效应,提出能使三分力系数误差可控的风洞试验最小模型缩尺比建议公式,风洞试验者可在确定模型比例时作为一个参考。

【关键词】：
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U441
【目录】：

摘要4-5

ABSTRACT5-8

第1章 绪论8-15

1.1 研究的意义8

1.2 雷诺数效应的概念8-9

1.3 国内外雷诺数效应研究情况9-11

1.4 雷诺数效应的具体研究方法11-13

1.4.1 风洞试验11-12

1.4.2 数值模拟12-13

1.5 本文主要工作13-15

第2章 计算流体力学基础及FLUENT介绍15-26

2.1 描述流体运动的两种方法15

2.2 计算流体力学的控制方程15-19

2.2.1 质量守恒方程15-16

2.2.2 动量守恒方程16-18

2.2.3 能量守恒方程18

2.2.4 控制方程的通用形式18-19

2.3 计算流体力学应用的数值方法19-23

2.3.1 常用的控制方程离散化方法19-20

2.3.2 流场数值算法20-23

2.4 Fluent软件方法简介23-26

2.4.1 建立控制方程23

2.4.2 确定边界条件与初始条件23

2.4.3 划分计算网格23-24

2.4.4 建立离散方程24

2.4.5 离散初始条件和边界条件24

2.4.6 给定求解离散方程24-25

2.4.7 判断解的收敛性25

2.4.8 显示和输出计算结果25-26

第3章 扁平箱梁断面三分力系数雷诺数效应26-43

3.1 三分力系数的定义26-27

3.2 几何模型和物理模型的建立27-28

3.3 计算工况28

3.4 主要计算结果及分析28-38

3.4.1 流场特征图28-31

3.4.2 三分力系数计算值与实验值对比31

3.4.3 三分力系数计算结果及分析31-38

3.5 风洞试验模型最小缩尺比的确定38-41

3.5.1 考虑雷诺数效应的最小缩尺比计算方法38-41

3.5.2 计算实例41

3.6 本章小结41-43

第4章 П型断面三分力系数雷诺数效应43-53

4.1 几何模型和物理模型的建立43-44

4.2 计算工况44

4.3 主要计算结果及分析44-52

4.3.1 流场特征图44-46

4.3.2 三分力系数计算结果及分析46-52

4.4 本章小结52-53

第5章 钝体箱梁断面三分力系数雷诺数效应53-63

5.1 几何模型和物理模型的建立53-54

5.2 计算工况54

5.3 主要计算结果及分析54-62

5.3.1 流场特征图54-56

5.3.2 三分力系数计算结果及分析56-62

5.4 本章小结62-63

第6章 结论与展望63-65

6.1 结论63-64

6.2 展望64-65

参考文献65-70

致谢70-71

攻读学位期间主要的研究成果71

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