基于风洞试验的岸桥风载数值模拟方法研究及应用

发布时间：2023-06-03 03:14

　　随着岸边集装箱起重机(简称“岸桥”)的大型化发展,其结构对风荷载的敏感性不断增强。目前,岸桥在设计阶段风载荷的取值主要按照GB/T3811-2008《起重机设计规范》(简称《规范》)来确定。然而,现有的《规范》已经难以满足现阶段岸桥的设计要求,在某些情况下需要采用风洞试验进行辅助设计,而进行风洞试验所需时间长、成本高。因此,探究一种能够模拟岸桥工作风场环境的新方法来替代风洞试验,已经成为岸桥设计企业的迫切需求。同时,对现有的《规范》进行补充和改进也是岸桥设计中急需解决的问题。本文以上海振华重工集团股份有限公司(ZPMC)设计的某岸桥为研究对象,分别采用风洞试验和数值模拟方法对岸桥的风载荷进行分析,通过两者结果的对比,研究数值模拟方法的可信度,并利用数值模拟分析岸桥典型构件的风力系数取值,以及岸桥在风雨共同作用下结构所受载荷的情况。具体的研究内容如下:(1)通过岸桥风洞测力试验,获取不同工况中岸桥的三分力系数,为数值模拟结果的评估提供试验数据,并通过试验结果分析风向角、小车位置、风场环境以及前大梁状态对岸桥风载荷的影响;(2)选取工程领域常用的5种湍流模型:Standard k-ε、RN...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 岸桥结构风载荷的研究现状
    1.4 论文的主要研究内容及结构
第2章 岸桥刚性模型风洞试验
    2.1 岸桥刚性模型风洞试验
        2.1.1 岸桥试验模型
        2.1.2 风洞试验设备及主要仪器
        2.1.3 试验工况
        2.1.4 试验方法
    2.2 试验数据处理
    2.3 试验结果及分析
    2.4 本章小结
第3章 岸桥数值模拟及试验对比分析
    3.1 数值模拟的基本理论
        3.1.1 不可压缩流体的控制方程
        3.1.2 控制方程的数值求解
    3.2 岸桥模型的数值模拟
        3.2.1 模型与边界条件的设置
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 计算工况及数据处理
    3.3 数值模拟结果分析与讨论
        3.3.1 风力系数结果对比分析
        3.3.2 湍流模型收敛性对比分析
    3.4 雷诺数对整机风力系数的影响
    3.5 岸桥的迎风特性分析
    3.6 岸桥数值模拟方法
    3.7 本章小结
第4章 岸桥典型构件的风力系数分析
    4.1 主梁异型截面的迎风特性分析
        4.1.1 截面几何参数的设置
        4.1.2 主梁截面的数值模拟设置
        4.1.3 主梁截面数值模拟结果
    4.2 主梁异型柱体的迎风特性分析
        4.2.1 几何三维模型
        4.2.2 数值模拟模型
        4.2.3 异型柱体表面风场分析
    4.3 主梁异型柱体风力系数取值分析
    4.4 本章小结
第5章 岸桥金属结构风驱雨的数值模拟分析
    5.1 雨滴的基本特性
        5.1.1 降雨强度
        5.1.2 雨滴分布
        5.1.3 雨末速度
    5.2 风雨场模拟理论
        5.2.1 雨滴运动计算模型
        5.2.2 雨滴作用载荷计算
    5.3 岸桥风驱雨的模拟
        5.3.1 雨滴的离散相模拟
        5.3.2 风驱雨的数值模拟
    5.4 风驱雨结果分析
        5.4.1 雨滴运动轨迹计算
        5.4.2 岸桥迎风面的雨滴特性
        5.4.3 雨滴撞击载荷计算
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果
附录A 岸桥刚性模型风洞试验数据



本文编号：3828552