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复杂来流对方形桥墩的冲击作用分析
| 论文题名： | 复杂来流对方形桥墩的冲击作用分析 |
| 关键词： | 方形桥墩;方柱绕流计算;线性剪切来流;冲击作用;特征线算子分裂;有限元法 |
| 摘要： | 随着经济社会的快速发展，桥墩形状从方形到圆形和椭圆形的转变对桥墩受力影响是一个值得研究的工程问题。实际工程中，桥墩多处在非均匀流场中，而目前对钝体绕流的研究多集中在均匀来流条件下，来流从均匀流转变为非均匀流时，结构物流场结构及升、阻力将发生很大变化。本文将对流出口边界条件引入特征线算子分裂有限元法中，建立了线性剪切来流的方柱绕流数值模型，对剪切流的方柱绕流及椭圆形桥墩绕流进行了分析。 数值模拟了雷诺数Re=100、剪切参数k=0.0～0.5单方柱绕流，结果表明，k对方柱绕流尾部形成的两排涡影响明显；涡脱落在k较大时被抑制，在k≥0.4时涡量最终形成一个类似三角形的区域；驻点随k的增加逐渐向高速侧分离点移动，在k≥0.3时驻点的位置不再发生变化；平均阻力系数在0.2≤k≤0.25时发生较大变化，平均升力系数在k≥0.2时为负。 对Re=100、k=0～0.4的串列双方柱绕流计算结果表明，间距比S/D(S为两方柱中心距离，D为方柱边长)和k对串列双方柱绕流流场结构、受力参数、方柱表面压力和升、阻力相图影响明显；均匀来流条件下串列双方柱间隙内流场稳定性与该区域内um(um代表X轴方向上速度分量在一个振动周期内的时间平均速度)为负的区域是否连续有关，而剪切来流条件下此关系不成立；结合流场结构及压力云图分析得出k=0、0.1时临界间距区间分别为S/D=4~5和S/D=3~4。 椭圆形桥墩绕流研究表明，随L/d(L为椭圆形桥墩前后圆弧中心距离，d为椭圆形桥墩圆弧直径)的增大，平均阻力系数CD随L/d先减小后增大，升力系数幅值LC和斯特劳哈数St随L/d增大而减小。 |
| 作者： | 王伟 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 王大国;周裕强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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