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风作用下某斜拉桥气动性能数值仿真研究
| 论文题名： | 风作用下某斜拉桥气动性能数值仿真研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;风作用;气动性能;数值仿真 |
| 摘要： | 桥梁建设朝着大跨度、轻结构的方向发展，这对桥梁的抗风设计提出更加严格要求。随着科技发展，相对于风洞试验，CFD模拟可以更高效的获取流场的信息以及桥梁的气动参数，但是目前大部分对桥梁的CFD计算都是使用存在已久的湍流模型，缺少针对桥梁风场问题的修正。所以，基于开源CFD软件OpenFOAM，对标准k??湍流模型进行了修正，使用修正后的k?湍流模型对某斜拉桥气动性能进行了仿真研究，主要研究内容如下: （ 1 ）基于 OpenFOAM ，分别选用标准k?ε 湍流模型、RNGKE 湍流模型、RealizableKE湍流模型、k?ω湍流模型和k?ωSST 湍流模型计算了苏通大桥主梁断面的三分力系数，通过与风洞实验值对比，得出标准k?ε 湍流模型计算精度最高。在此基础上，通过OpenFOAM对标准k?ε湍流模型进行了修正，使其计算结果与风洞试验值吻合更好。 （2）使用修正后的k?ε模型对某斜拉桥主梁截面的施工形态和成桥形态的三分力系数及外流场进行了数值计算。研究分析了栏杆等附属设施对主梁气动力系数及其雷诺数效应的影响。 （3）研究了各种抗风构件对主梁气动性能的改善作用。结果表明，三角形风嘴构件在气动参数及风场稳定性的改善上最明显，并在此基础上对风嘴角度进行了优化。 （4）采用修正后的k?ε模型，对横风下斜拉桥整体结构的气动性能及三维外流场进行了计算。研究分析了斜拉桥各结构间气流特性、风压分布以及气动干扰效应等；计算得到的不同横风下的风载系数是结构风荷载内力计算以及桥梁抗风分析的基础。 所取得的研究成果为后续桥梁CFD模拟计算提供了新的湍流模型选择，可以成为替代风洞试验的有效研究手段，同时为桥梁抗风设计提供了技术支撑。 |
| 作者： | 郭航 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘海军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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