分离式双箱梁绕流雷诺数效应及其控制研究
发布时间：2020-12-02 14:59
现阶段新兴经济体国家正在广泛建造大跨度桥梁,跨江跨海大桥不断涌现,桥梁跨度也在不断攀升。随着桥梁跨径的增加,风荷载成为大跨桥梁的关键控制荷载,风荷载的雷诺数效应一直以来是结构风工程领域普遍关注的关键科学问题。对于大跨度桥梁的分离式双箱,由于具有复杂的气动外形,其雷诺数效应的研究极具挑战性。目前对于分离式双箱梁绕流场雷诺数效应研究还基本停留在绕流场个别典型参数随雷诺数的变化规律方面,对于其更深入的流场参数和其内在的流体力学机理方面的研究还相当匮乏,因此开展双箱梁雷诺数效应的基础理论研究十分迫切。此外,目前桥梁抗风设计和研究还主要基于风洞试验,然而常规风洞试验雷诺数与原型桥梁雷诺数相差较远,无法保证雷诺数相似,使得基于风洞试验的流场结构和气动力与原型桥梁存在差异,因此研究如何在低雷诺数下的风洞试验实现高雷诺下的流场和气动力特征具有重要的理论和工程实用意义。本文基于雷诺数效应研究背景,首先开展了分离式双箱梁雷诺数效应及其机理数值模拟研究。获得分离式双箱梁绕流场和气动力随雷诺数的变化规律,从流场结构变化角度揭示了分离式双箱梁雷诺数效应机理。其次通过风洞试验开展了分离式双箱梁雷诺数效应控制研究,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TacomaNarrowsBridge风毁事故
尺寸计算域为 1D（在模拟中，首先进行了展向长度的影响1D 的双箱梁，平均气动力系数为-0.199,0.516 和-0.025 对于升矩，对于展向长度为 2D 的双箱梁，平均气动力系数分别为-5。比较两种情况的模拟结果可以发现，静力三分力系数几乎作为展向尺寸足以模拟双箱梁周围的流动状态。因此，在模拟为展向尺寸进行研究。）。在双箱梁的表面，使用了无滑移边顶壁和底壁处，采用自由滑动条件。对于跨度方向，采用周入口边界处指定稳定均匀的流速。并且在出口处使用对流边a) 双箱梁尺寸图Corner ACorner CCorner B Corner D(L)(B)(D)Corner ECorner GCorner F Corner H
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文落的旋涡。然而当雷诺数在 3e 2 Re 1e3范围下，尾流开始变得不稳定，并出现规则的卡门涡街。与此同时随着雷诺数的增大，卡门涡街也逐渐向双箱结构靠近。当雷诺数变得更高时 1e 3 Re 2 e3，底部背风面的剪切层快速地化为湍流，并且尾流中规则的卡门涡街也迅速消失。当雷诺数在Re 2 e3范围随着雷诺数的增加，剪切层逐渐重新附着在后缘上。图 2-3 显示了在一些典型的雷诺数下双箱梁周围的旋涡结构，其中旋涡构通过 2准则进行识别。如图所示，双箱梁周围有大量涡流。在雷诺数的上过程中，旋涡结构发生改变，尺寸不断减小，并且在雷诺数的上升过程中环旋涡的气流完全转变为湍流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型桥梁断面阻力系数测力与测压结果差异的数值模拟研究[J]. 韩艳,陈浩,胡朋,董国朝,蔡春声. 振动工程学报. 2016(04)
[2]工程结构雷诺数效应的研究进展[J]. 顾明,王新荣. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[3]桥梁断面三分力系数数值模拟[J]. 李薇,胡兆同,李加武,张茜. 公路交通科技. 2012(05)
[4]准流线型桥梁断面涡激共振的雷诺数效应[J]. 崔欣,李加武,陈飞,刘健新. 长安大学学报(自然科学版). 2011(02)
[5]CFD方法研究桥梁断面三分力系数的雷诺数效应[J]. 李薇,胡兆同,李加武. 长安大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]不同尺度扁平箱梁节段模型涡激振动风洞试验[J]. 鲜荣,廖海黎. 桥梁建设. 2010(02)
[7]苏通长江大桥主梁断面三分力系数的雷诺数效应[J]. 陶奇,廖海黎,李明水,鲜荣. 实验流体力学. 2010(02)
[8]桥梁断面雷诺数效应数值模拟研究[J]. 周志勇. 空气动力学学报. 2009(06)
[9]导流板对大跨桥梁风振响应影响的流场机理[J]. 张伟,葛耀君. 中国公路学报. 2009(03)
[10]粗糙度对雷诺数效应的影响[J]. 李加武,崔欣,张宏杰,刘健新. 长安大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]大跨度柱面屋盖气动特性雷诺数效应研究[D]. 邱冶.哈尔滨工业大学 2015
[2]大跨度悬索桥分离式双箱梁涡激振动研究[D]. 赖马树金.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]桥梁风效应数值模拟研究[D]. 张学敏.湖南大学 2014
[2]基于CFD方法的大跨双幅桥梁气动干扰效应研究[D]. 金家传.合肥工业大学 2014
[3]桥梁典型断面三分力系数雷诺数效应数值研究[D]. 邱捷.中南大学 2010
[4]桥梁结构气动力特性的数值模拟[D]. 张伟.天津大学 2007
本文编号：2895493
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TacomaNarrowsBridge风毁事故
尺寸计算域为 1D（在模拟中，首先进行了展向长度的影响1D 的双箱梁，平均气动力系数为-0.199,0.516 和-0.025 对于升矩，对于展向长度为 2D 的双箱梁，平均气动力系数分别为-5。比较两种情况的模拟结果可以发现，静力三分力系数几乎作为展向尺寸足以模拟双箱梁周围的流动状态。因此，在模拟为展向尺寸进行研究。）。在双箱梁的表面，使用了无滑移边顶壁和底壁处，采用自由滑动条件。对于跨度方向，采用周入口边界处指定稳定均匀的流速。并且在出口处使用对流边a) 双箱梁尺寸图Corner ACorner CCorner B Corner D(L)(B)(D)Corner ECorner GCorner F Corner H
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文落的旋涡。然而当雷诺数在 3e 2 Re 1e3范围下，尾流开始变得不稳定，并出现规则的卡门涡街。与此同时随着雷诺数的增大，卡门涡街也逐渐向双箱结构靠近。当雷诺数变得更高时 1e 3 Re 2 e3，底部背风面的剪切层快速地化为湍流，并且尾流中规则的卡门涡街也迅速消失。当雷诺数在Re 2 e3范围随着雷诺数的增加，剪切层逐渐重新附着在后缘上。图 2-3 显示了在一些典型的雷诺数下双箱梁周围的旋涡结构，其中旋涡构通过 2准则进行识别。如图所示，双箱梁周围有大量涡流。在雷诺数的上过程中，旋涡结构发生改变，尺寸不断减小，并且在雷诺数的上升过程中环旋涡的气流完全转变为湍流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型桥梁断面阻力系数测力与测压结果差异的数值模拟研究[J]. 韩艳,陈浩,胡朋,董国朝,蔡春声. 振动工程学报. 2016(04)
[2]工程结构雷诺数效应的研究进展[J]. 顾明,王新荣. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[3]桥梁断面三分力系数数值模拟[J]. 李薇,胡兆同,李加武,张茜. 公路交通科技. 2012(05)
[4]准流线型桥梁断面涡激共振的雷诺数效应[J]. 崔欣,李加武,陈飞,刘健新. 长安大学学报(自然科学版). 2011(02)
[5]CFD方法研究桥梁断面三分力系数的雷诺数效应[J]. 李薇,胡兆同,李加武. 长安大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]不同尺度扁平箱梁节段模型涡激振动风洞试验[J]. 鲜荣,廖海黎. 桥梁建设. 2010(02)
[7]苏通长江大桥主梁断面三分力系数的雷诺数效应[J]. 陶奇,廖海黎,李明水,鲜荣. 实验流体力学. 2010(02)
[8]桥梁断面雷诺数效应数值模拟研究[J]. 周志勇. 空气动力学学报. 2009(06)
[9]导流板对大跨桥梁风振响应影响的流场机理[J]. 张伟,葛耀君. 中国公路学报. 2009(03)
[10]粗糙度对雷诺数效应的影响[J]. 李加武,崔欣,张宏杰,刘健新. 长安大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]大跨度柱面屋盖气动特性雷诺数效应研究[D]. 邱冶.哈尔滨工业大学 2015
[2]大跨度悬索桥分离式双箱梁涡激振动研究[D]. 赖马树金.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]桥梁风效应数值模拟研究[D]. 张学敏.湖南大学 2014
[2]基于CFD方法的大跨双幅桥梁气动干扰效应研究[D]. 金家传.合肥工业大学 2014
[3]桥梁典型断面三分力系数雷诺数效应数值研究[D]. 邱捷.中南大学 2010
[4]桥梁结构气动力特性的数值模拟[D]. 张伟.天津大学 2007
本文编号：2895493
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