發(fā)布時(shí)間：2017-10-28 09:17

  本文關(guān)鍵詞：格構(gòu)式圓截面塔架靜風(fēng)三分力系數(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 格構(gòu)式塔架 風(fēng)洞試驗(yàn) 遮擋效應(yīng) 雷諾數(shù)效應(yīng) 大渦模擬

【摘要】：近年來(lái),格構(gòu)式塔架結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于輸送電、通訊信息、廣播以及電視信號(hào)傳送等眾多領(lǐng)域,但是其高柔、輕質(zhì)、小阻尼的結(jié)構(gòu)特性決定了風(fēng)荷載是其設(shè)計(jì)中的主要控制性荷載。本文以蘇通大跨越輸電塔作為工程背景,以剛性節(jié)段模型的風(fēng)洞試驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)格構(gòu)式圓截面塔架在靜風(fēng)荷載下的三分力系數(shù)進(jìn)行了研究,為該類結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供參考。主要內(nèi)容包括:(1)設(shè)計(jì)制作了單圓柱和多圓柱模型進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn),開展了對(duì)圓截面構(gòu)件雷諾數(shù)效應(yīng)和遮擋效應(yīng)的研究。單圓柱模型,通過(guò)增加表面粗糙度的方法,成功模擬了更高雷諾數(shù)情況下圓柱的風(fēng)荷載繞流特性;多圓柱模型,通過(guò)變換間距和表面粗糙度的方法,研究了遮擋效應(yīng)及其對(duì)雷諾數(shù)效應(yīng)的影響。綜合分析后,本文提出了風(fēng)洞模型試驗(yàn)的雷諾數(shù)效應(yīng)修正辦法。(2)設(shè)計(jì)制作了四組豎直節(jié)段和三組傾斜節(jié)段模型,進(jìn)行了均勻流下的風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn),通過(guò)對(duì)比分析,研究了雷諾數(shù)、風(fēng)向角、密實(shí)比、傾斜主材與格構(gòu)式圓截面塔架結(jié)構(gòu)三分力系數(shù)的關(guān)系。(3)利用數(shù)值模擬方法對(duì)單根圓截面主材桿件進(jìn)行了繞流問(wèn)題的參數(shù)化分析,研究了網(wǎng)格劃分形式、邊界層、三維效應(yīng)、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)、湍流模型以及大渦模擬中亞格子模式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,取得了與其他學(xué)者實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好的計(jì)算結(jié)果。(4)基于單根圓截面桿件的數(shù)值模擬方法,本文對(duì)四組豎直節(jié)段模型進(jìn)行了大渦模擬,取得了較為理想的模擬結(jié)果,阻力系數(shù)與風(fēng)洞試驗(yàn)值的誤差控制在15%以內(nèi)。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,得以對(duì)塔架節(jié)段模型的壓力分布、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的研究。(5)數(shù)值模擬中增加了對(duì)ZJD1-1節(jié)段模型在5%、10%、15%和20%來(lái)流湍流度下的計(jì)算工況,發(fā)現(xiàn)湍流度的增加使得結(jié)構(gòu)三分力系數(shù)的脈動(dòng)分量隨之增加,同時(shí)功率譜峰值對(duì)應(yīng)的卓越頻率逐漸前移,且湍流度對(duì)功率譜高頻部分影響顯著。
【關(guān)鍵詞】：格構(gòu)式塔架 風(fēng)洞試驗(yàn) 遮擋效應(yīng) 雷諾數(shù)效應(yīng) 大渦模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU312.1
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 結(jié)構(gòu)風(fēng)工程簡(jiǎn)介10-11
• 1.3 經(jīng)典的圓柱繞流及其雷諾數(shù)效應(yīng)11-13
• 1.4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 課題學(xué)術(shù)和實(shí)用意義14-15
• 2 計(jì)算流體力學(xué)的基本理論15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 流體力學(xué)的基本方程15-16
• 2.3 湍流模擬方法16-19
• 2.3.1 直接數(shù)值模擬17
• 2.3.2 大渦模擬法17-18
• 2.3.3 雷諾時(shí)均法18-19
• 2.4 湍流模型原理19-25
• 2.4.1 平均納維-斯托克斯方程19-21
• 2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型21-22
• 2.4.3 RNG k-ε 模型22
• 2.4.4 標(biāo)準(zhǔn)k-ω 模型22
• 2.4.5 SST k-ω 模型22-23
• 2.4.6 大渦模擬（LES）23-25
• 3 圓截面構(gòu)件風(fēng)洞試驗(yàn)的雷諾數(shù)效應(yīng)研究25-43
• 3.1 風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)計(jì)25-29
• 3.1.1 模型的制作25-26
• 3.1.2 圓柱表面粗糙度的模擬26-27
• 3.1.3 試驗(yàn)設(shè)備27
• 3.1.4 試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.5 試驗(yàn)方法28-29
• 3.1.6 數(shù)據(jù)處理方法29
• 3.2 單圓柱試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析29-35
• 3.2.1 光滑圓柱理論分析29-31
• 3.2.2 不同粗糙度單圓柱理論分析31-35
• 3.3 多圓柱試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析35-39
• 3.3.1 光滑多圓柱理論分析35-36
• 3.3.2 不同粗糙度多圓柱理論分析36-39
• 3.4 雷諾數(shù)效應(yīng)的修正39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-43
• 4 格構(gòu)式圓截面塔架節(jié)段的三分力系數(shù)研究43-71
• 4.1 風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)計(jì)43-48
• 4.1.1 模型的制作43-46
• 4.1.2 試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)46-47
• 4.1.3 數(shù)據(jù)處理方法47-48
• 4.2 節(jié)段試驗(yàn)結(jié)果及分析48-69
• 4.2.1 試驗(yàn)結(jié)果48-53
• 4.2.2 雷諾數(shù)與三分力系數(shù)的關(guān)系53-61
• 4.2.3 風(fēng)向角與三分力系數(shù)的關(guān)系61-65
• 4.2.4 密實(shí)比與三分力系數(shù)的關(guān)系65-67
• 4.2.5 體型系數(shù)與各國(guó)規(guī)范的對(duì)比67-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 5 單圓柱繞流的數(shù)值模擬71-87
• 5.1 引言71-73
• 5.1.1 計(jì)算域的選擇71-72
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分72
• 5.1.3 邊界條件設(shè)置72-73
• 5.2 計(jì)算參數(shù)選擇73-80
• 5.2.1 三維效應(yīng)的影響74-77
• 5.2.2 網(wǎng)格條件的影響77-78
• 5.2.3 時(shí)間步長(zhǎng)的影響78-79
• 5.2.4 湍流模型及亞格子模型的影響79-80
• 5.3 單圓柱繞流綜合分析80-85
• 5.3.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)80-83
• 5.3.2 圓柱表面特征參數(shù)83-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 6 格構(gòu)式圓截面塔架節(jié)段的數(shù)值模擬研究87-117
• 6.1 模型建立87-91
• 6.1.1 計(jì)算域的選擇88-89
• 6.1.2 網(wǎng)格劃分89-90
• 6.1.3 邊界條件設(shè)置90
• 6.1.4 計(jì)算參數(shù)設(shè)置90-91
• 6.1.5 計(jì)算工況91
• 6.2 CFD模擬結(jié)果及分析91-115
• 6.2.1 湍流度對(duì)三分力系數(shù)的影響94-99
• 6.2.2 壓力分布云圖99-101
• 6.2.3 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析101-115
• 6.3 本章小結(jié)115-117
• 7 結(jié)論與展望117-119
• 7.1 主要結(jié)論117-118
• 7.2 展望118-119
• 致謝119-121
• 參考文獻(xiàn)121-124

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