下击暴流作用下矩形断面气动性能研究
发布时间：2020-12-14 07:50
下击暴流为雷暴天气中产生的一种突发性的冲击气流,在气流冲击地面后引起的近地面短时强风现象。作为一种极端气候在世界范围内均有分布,下击暴流在近地面附近产生的突变强风荷载具有极强的破坏性,引起了一系列输电线塔、建筑结构等工程结构的破坏事故。目前,下击暴流突变风对桥梁结构的作用研究工作开展较少,考虑到下击暴流对桥梁结构的主要影响因素为突变的水平风速,其竖向风速对桥梁结构产生的风荷载效应可以忽略。本文拟改进传统大气边界层风洞,以实现在边界层风洞中模拟下击暴流风场水平风速突变风效应。在此基础上研究下击暴流水平风速突变风效应对桥梁结构的静气动性能以及涡振性能影响。本文主要研究工作如下:(1)介绍了下击暴流流场的特点,对比其传统边界层风在形成与发展上的异同,并综述了下击暴流流场模拟以及相关研究现状。(2)基于大型计算流体动力学计算软件Fluent,采用二维冲击射流模型与三维冲击射流模型对下击暴流流场进行数值模拟。验证了二维和三维下击暴流在近地面附近水平风速竖向风剖面差异较小,三维下击暴流可近似简化为二维进行模拟,为后续二维分析奠定了基础。(3)采用数值模拟方法,计算采用倾斜平板改进边界层风洞后的流场...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 世界范围内风灾情况
1.2 下击暴流介绍
1.2.1 雷暴的形成
1.2.2 下击暴流的发现与定义
1.3 下击暴流的特征
1.3.1 尺度特征
1.3.2 速度特征
1.3.3 随机特征
1.3.4 风压特性
1.4 下击暴流的研究现状
1.4.1 现场实测研究
1.4.2 试验模拟研究
1.4.3 数值研究及数值模拟研究
1.5 下击暴流对工程结构的作用效应研究现状
1.6 本文研究内容
第2章 下击暴流的冲击射流模型CFD数值模拟
2.1 引言
2.2 CFD数值模拟介绍
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 湍流与湍流数值模拟方法
2.3 二维冲击射流模型
2.3.1 计算模型
2.3.2 湍流模型
2.3.3 网格情况
2.3.4 求解参数设置
2.3.5 数值模拟结果
2.4 三维冲击射流模型
2.4.1 计算模型
2.4.2 网格与计算参数设置
2.4.3 计算结果
2.5 本章小节
第3章 边界层风洞下击暴流风场模拟
3.1 数值模拟
3.1.1 计算模型
3.1.2 网格划分
3.1.3 计算参数设置
3.1.4 湍流模型
3.1.5 下击暴流风剖面数值解析模型
3.1.6 数值模拟结果
3.2 下击暴流水平风速风场边界层风洞试验模拟
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验结果
3.3 本章小节
第4章 下击暴流作用下矩形断面静气动性能数值模拟
4.1 引言
4.2 均匀流场下矩形断面数值模拟
4.2.1 计算模型
4.2.2 网格划分
4.2.3 计算参数设置
4.2.4 数值模拟结果
4.3 下击暴流水平风速时程曲线模拟
4.3.1 正弦函数时变风场模拟
4.3.2 下击暴流水平突变风场模拟
4.4 下击暴流流场作用下矩形断面气动性能数值模拟
4.4.1 计算模型
4.4.2 数值模拟结果
4.5 本章小节
第5章 下击暴流作用下矩形断面静气动性能风洞试验
5.1 引言
5.2 试验模型及测点布置
5.3 试验测试系统简介
5.3.1 压力测试系统
5.3.2 风速测试系统
5.4 试验工况安排
5.5 试验结果
5.5.1 均匀流场弹性悬挂试验结果
5.5.2 均匀流场固定测压试验结果
5.5.3 突变风流场固定测压试验结果
5.5.4 挡风门开合时流场内静压情况
5.6 本章小节
第6章 下击暴流风作用下矩形断面涡振性能试验研究
6.1 引言
6.2 涡激振动的影响因素
6.3 下击暴流风场作用下高宽比为1:5 矩形断面涡振试验
6.3.1 测试系统
6.3.2 试验结果
6.4 本章小节
结论与展望
参考文献
致谢
附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文）
本文编号：2916096
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 世界范围内风灾情况
1.2 下击暴流介绍
1.2.1 雷暴的形成
1.2.2 下击暴流的发现与定义
1.3 下击暴流的特征
1.3.1 尺度特征
1.3.2 速度特征
1.3.3 随机特征
1.3.4 风压特性
1.4 下击暴流的研究现状
1.4.1 现场实测研究
1.4.2 试验模拟研究
1.4.3 数值研究及数值模拟研究
1.5 下击暴流对工程结构的作用效应研究现状
1.6 本文研究内容
第2章 下击暴流的冲击射流模型CFD数值模拟
2.1 引言
2.2 CFD数值模拟介绍
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 湍流与湍流数值模拟方法
2.3 二维冲击射流模型
2.3.1 计算模型
2.3.2 湍流模型
2.3.3 网格情况
2.3.4 求解参数设置
2.3.5 数值模拟结果
2.4 三维冲击射流模型
2.4.1 计算模型
2.4.2 网格与计算参数设置
2.4.3 计算结果
2.5 本章小节
第3章 边界层风洞下击暴流风场模拟
3.1 数值模拟
3.1.1 计算模型
3.1.2 网格划分
3.1.3 计算参数设置
3.1.4 湍流模型
3.1.5 下击暴流风剖面数值解析模型
3.1.6 数值模拟结果
3.2 下击暴流水平风速风场边界层风洞试验模拟
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验结果
3.3 本章小节
第4章 下击暴流作用下矩形断面静气动性能数值模拟
4.1 引言
4.2 均匀流场下矩形断面数值模拟
4.2.1 计算模型
4.2.2 网格划分
4.2.3 计算参数设置
4.2.4 数值模拟结果
4.3 下击暴流水平风速时程曲线模拟
4.3.1 正弦函数时变风场模拟
4.3.2 下击暴流水平突变风场模拟
4.4 下击暴流流场作用下矩形断面气动性能数值模拟
4.4.1 计算模型
4.4.2 数值模拟结果
4.5 本章小节
第5章 下击暴流作用下矩形断面静气动性能风洞试验
5.1 引言
5.2 试验模型及测点布置
5.3 试验测试系统简介
5.3.1 压力测试系统
5.3.2 风速测试系统
5.4 试验工况安排
5.5 试验结果
5.5.1 均匀流场弹性悬挂试验结果
5.5.2 均匀流场固定测压试验结果
5.5.3 突变风流场固定测压试验结果
5.5.4 挡风门开合时流场内静压情况
5.6 本章小节
第6章 下击暴流风作用下矩形断面涡振性能试验研究
6.1 引言
6.2 涡激振动的影响因素
6.3 下击暴流风场作用下高宽比为1:5 矩形断面涡振试验
6.3.1 测试系统
6.3.2 试验结果
6.4 本章小节
结论与展望
参考文献
致谢
附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文）
本文编号：2916096
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2916096.html
