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大气湍流作用下桥梁主梁断面气动力的数值模拟
| 论文题名： | 大气湍流作用下桥梁主梁断面气动力的数值模拟 |
| 关键词： | 准三维多层K-ε湍流模型;数值算法;流固耦合振动;气动力 |
| 摘要： | 该文根据大气湍流运动的基本特性,选取了K-ε两方程模型来模拟湍流绕过桥梁主梁断面时的流动.为减少计算工作量而又不失精度,该文建立了准三维的计算模型,在垂直于桥梁主断面的顺桥向只选取一定长度的计算节段,并将气流和结构都分为若干层,在各层中利用二维湍流模型进行分析,对三维的N-S方程和K、ε方程进行简化和模拟,但仍计入湍流在顺桥向的速度梯度和能量传递及耗散,得到准三维多层湍流计算模型和控制方程组.控制方程组采用有限差分法求解.将控制方程剖开成为三个方程组:对流、扩散和传播方程组.该文考虑了桥梁主断面具有竖向和扭转两个自由度,用移动网格法考虑结构振动与湍流流动的耦合作用.控制方程组采用结构振动的非惯性参照系,风速为参照于结构的相对速度,计算网络随结构一起做钢体运动,在计算过程中,每一时间步骤都重新划分网格.最后,该文编制了电算程序,计算了矩形和扁平箱形截面的空气静力系数,大贝尔特东桥和旧塔科玛桥主梁断面的气动力、振动位移随时间的变化曲线.与其他学者的计算或实验结果相比,均吻合较好.根据该文的计算结果,提出利用准三维多层K-ε湍流模型来模拟湍流绕桥梁主断面时流动是可行的,所采用的数值算法收敛速度快、数值稳定. |
| 作者： | 杨力 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李乔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2001 |
| 正文语种： | 中文 |
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