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近流线桥梁断面雷诺数效应试验与数值研究
| 论文题名： | 近流线桥梁断面雷诺数效应试验与数值研究 |
| 关键词： | 桥梁断面;雷诺数效应;斯特罗哈数;风洞试验 |
| 摘要： | 以苏通大桥高雷诺数效应风洞试验为项目依托，研究了桥梁断面雷诺数各参数如阻力系数、表面压力分布、St数等参数的雷诺数效应，并尝试用商业CFD计算软件分析了不同湍流模型在雷诺数效应研究中的区别。本文得到以下结论： 1)无论是裸梁断面还是带有栏杆的成桥断面，苏通大桥闭合箱梁断面都存在明显的静力三分力系数雷诺数效应，尤其是阻力系数的雷诺数效应。攻角对三分力系数的雷诺数也有一定影响。 2)表面压力分布特性可以定性的解释三分力系数雷诺数效应。三分力系数对雷诺数的依赖与表面压力分布沿断面的对称性、正负压力区差值的大小有关。脉动压力的分布特性影响涡激共振的发生，而平均压力差值会维持稳定的涡激共振。 3) 扁平箱梁桥梁断面的斯特罗哈数有明显的雷诺数效应，斯特罗哈数变化的过渡区雷诺数范围在2×10<'5>～4×10<'5>。低雷诺数下的涡激振动试验结果用于预测实桥涡激振动的发生仍需谨慎对待，苏通大桥主梁断面在2.7x10<'4>～1.4×10<'6>雷诺数范围下的斯特罗哈数，可作为今后改进和提高CFD方法与精度的对比依据。 4)计算与试验值比较发现，尽管RSM及标准的k-e模型适于高雷诺数计算，但得到的结果不容乐观。利用商业CFD软件目前无法研究高雷诺数效应问题，当然可以作为一尝试手段，或者定性了解断面周边的压力变化、速度分布，为设计提供参考。 5)紊流会影响三分力系数的雷诺数效应，但目前机理不明显。紊流的影响主要表现为：来流紊流可以将流线型断面阻力系数一雷诺数曲线向低雷诺数区平移。紊流、低雷诺数可以再现均匀流、高雷诺数的阻力系数随雷诺数变化曲线。紊流可以稳定升力系数随雷诺数的波动。紊流度的大小对升力系数影响不大。 |
| 作者： | 李加武 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 顾明 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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