本文關鍵詞： 復雜地形 風場實測 計算流體動力學 數(shù)值模擬 平均風特性 脈動風特性　出處：《湖南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：橋位風特性參數(shù)確定是大跨度橋梁抗風設計中十分重要的問題之一,對合理確定大橋設計風荷載和評估大橋抗風性能具有至關重要的影響。復雜地形橋位由于地形差別較大,其橋位風特性參數(shù)變化較為復雜,近年來復雜地形橋位風特性的研究逐漸成為橋梁工程研究領域的熱點問題之一。本文以擬建的山西臨猗黃河大橋工程為依托,分別采用現(xiàn)場實測與計算流體動力學方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)進行研究。論文主要研究工作如下:1.在綜述國內外復雜地形橋位風場實測與CFD數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀的基礎上,以擬建的山西臨猗黃河大橋為依托,制定了本文的研究內容與技術路線。2.簡要介紹了山西臨猗黃河大橋工程,詳細介紹了復雜地形橋位風實測方案,如風觀測塔、風速儀、數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)等,并對風速儀精度檢驗和風觀測系統(tǒng)的運行情況做了簡要介紹。3.簡要介紹了橋位風實測數(shù)據(jù)的處理方法,在此基礎上基于MATLAB編寫了橋位實測數(shù)據(jù)處理程序。分別對觀測期內的平均風速和脈動風速進行了處理,得到了相應的風特性參數(shù),平均風特性包括:風速、風向以及風剖面;脈動風特性包括:湍流度、陣風因子、湍流積分尺度以及脈動風功率譜密度等。觀測期間風觀測塔80m高度處極大風速為23.1m/s,最大風速為18.3 m/s;主導風向為北風偏東;風剖面指數(shù)為??1670.0,與B類地表向接近;實測脈動風譜與規(guī)范給出的風譜吻合較好。4.在簡要介紹CFD的基礎上,首先進行了單峰山丘風場數(shù)值模擬,即分別采用RNG k-?和SST k-?湍流模型對單峰山丘風場進行了數(shù)值模擬;然后針對擬建的臨猗黃河大橋橋位地形進行風場數(shù)值模擬,分別比較了近地層網(wǎng)格厚度、網(wǎng)格分辨率對模擬結果的影響。最后,對該橋位地形分別進行了四個工況的風場CFD數(shù)值模擬,得到了相應工況的風速分布規(guī)律。
[Abstract]:The determination of wind characteristic parameters is one of the most important problems in the wind-resistant design of long-span bridges. It is of great importance to reasonably determine the wind loads and evaluate the wind-resistant performance of the bridges. In recent years, the study on the wind characteristics of the bridge with complex topography has gradually become one of the hot issues in the field of bridge engineering. This paper relies on the proposed project of Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province. The field measurement and computational fluid dynamics (CFD) methods are used to carry out the research. The main research work of this paper is as follows: 1. On the basis of summarizing the present situation of wind field measurement and CFD numerical simulation at bridge site of complex terrain at home and abroad, Based on the proposed Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province, the research content and technical route of this paper are formulated. 2. The project of Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province is briefly introduced, and the wind measurement scheme at the bridge location of complex terrain is introduced in detail, such as wind observation tower, anemometer, etc. Data acquisition, transmission system, and anemometer precision test and wind observation system operation are briefly introduced. 3. The processing method of bridge wind measured data is briefly introduced. On this basis, the data processing program of bridge site is compiled based on MATLAB. The average wind speed and pulsating wind speed during the observation period are processed, and the corresponding wind characteristic parameters are obtained. The average wind characteristics include: wind speed, wind direction and wind profile; The characteristics of pulsating wind include turbulence degree, gust factor, integral scale of turbulence and power spectral density of pulsating wind. During the observation period, the maximum wind speed at 80m height of the wind observation tower is 23.1m / s, the maximum wind speed is 18.3 m / s, the dominant wind direction is east-north wind, and the wind profile index is? ? The measured pulsating wind spectrum is in good agreement with the wind spectrum given by the code. (4) on the basis of a brief introduction of CFD, the numerical simulation of the wind field of a single peak hill is carried out, i.e., the RNG k-? And SST k-? The wind field of single peak hill is numerically simulated by turbulence model, and then the wind field is numerically simulated in view of the proposed bridge of Linyi Yellow River Bridge, and the influence of the thickness of near-ground grid and the resolution of grid on the simulation results are compared respectively. The CFD numerical simulation of the wind field of the bridge is carried out under four working conditions, and the wind velocity distribution law of the corresponding conditions is obtained.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U442.59

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本文編號：1503655