本文關(guān)鍵詞：山地城市橋址復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)特性研究

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【摘要】：十三五規(guī)劃把深入實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略放在優(yōu)先位置,大跨度橋梁的建設(shè)是必不可少的。橋址風(fēng)場(chǎng)特性研究歷來是橋梁抗風(fēng)問題研究中的熱點(diǎn),而對(duì)山地城市橋址復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)特性研究相對(duì)較少。一味的采用規(guī)范必將導(dǎo)致與實(shí)際結(jié)果出現(xiàn)偏差較大的情況,隨著CFD技術(shù)的飛速發(fā)展、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生,給研究缺少氣象資料的地區(qū)的學(xué)者帶來了福音。本文對(duì)復(fù)雜山地城市重慶朝天門長(zhǎng)江大橋的橋址進(jìn)行了以下幾方面的研究:(1)結(jié)合橋梁風(fēng)工程歷史,產(chǎn)述風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用,以重慶朝天門長(zhǎng)江大橋橋址的風(fēng)場(chǎng)特性為研究對(duì)象。綜述國(guó)內(nèi)外山地風(fēng)場(chǎng)特性的研究現(xiàn)狀特性及成果、理論、方法。簡(jiǎn)述了橋梁抗風(fēng)措施及脈動(dòng)風(fēng)模擬的兩種方法。(2)介紹了四大流體力學(xué)基本方程:連續(xù)方程、運(yùn)動(dòng)方程、納維斯托克斯方程以及能量守恒方程,并描述了納維斯托克斯方程四種解法的優(yōu)缺點(diǎn)。此外還介紹了復(fù)雜邊界層的形成機(jī)理及其特性,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)原理的四個(gè)準(zhǔn)則:幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、邊界條件相似。(3)借助Google Earth高程提取工具獲取復(fù)雜山地高程數(shù)據(jù),經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入Gambit中直接生成復(fù)雜山地地形表面。結(jié)合日本和中國(guó)抗風(fēng)規(guī)范選取合適的UDF風(fēng)剖面,對(duì)比湍流模型,選擇非平衡壁面函數(shù)及RNS湍流模型來模擬近地面流體復(fù)雜運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)重慶朝天門長(zhǎng)江大橋周圍山地地形進(jìn)行模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),測(cè)得主梁至拱頂每隔20m的風(fēng)速,采用數(shù)值模擬與理論計(jì)算同風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。得出了如下結(jié)論:借用Google Earth高程提取工具輔助Gambit建立復(fù)雜山地地形具有很高的可靠性;數(shù)值模擬復(fù)雜山地城市風(fēng)場(chǎng)特性有較高的精度。(4)從順風(fēng)向風(fēng)速時(shí)程曲線的分類引出脈動(dòng)風(fēng),列出了常用脈動(dòng)風(fēng)譜表達(dá)式,從理論角度論述了諧波合成法和AR模擬法模擬脈動(dòng)風(fēng)速的過程。在此基礎(chǔ)上選用達(dá)文波特風(fēng)速譜對(duì)重慶朝天門長(zhǎng)江大橋的主梁至拱頂每隔20m的脈動(dòng)風(fēng)速分別作諧波法和AR法合成。研究結(jié)果表明:AR法模擬的脈動(dòng)風(fēng)速譜相對(duì)較平穩(wěn)且與目標(biāo)功率譜更為接近。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜山地地形建模 脈動(dòng)風(fēng)模擬 CFD 風(fēng)場(chǎng)特性 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U442
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 研究目的與意義16-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 研究山地地形風(fēng)場(chǎng)特性的理論基礎(chǔ)和方法18-28
• 2.1 理論基礎(chǔ)18-25
• 2.1.1 連續(xù)方程18
• 2.1.2 運(yùn)動(dòng)方程18-19
• 2.1.3 納維—斯托克方程19-22
• 2.1.4 能量守恒方程22-23
• 2.1.5 邊界層基本概念23-25
• 2.2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)原理25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 復(fù)雜山地風(fēng)場(chǎng)三維研究28-48
• 3.1 模型建立28-36
• 3.1.1 高程數(shù)據(jù)提取28-31
• 3.1.2 模型地表面建立31-32
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分32-34
• 3.1.4 邊界類型選取34-36
• 3.2 UDF風(fēng)剖面選取36-39
• 3.3 湍流模型選取39-43
• 3.3.1 零方程模型40
• 3.3.2 一方程模型40-41
• 3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)的k-ε兩方程模型41-42
• 3.3.4 雷諾應(yīng)力模型42-43
• 3.4 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)43-45
• 3.5 結(jié)果比較分析45-47
• 3.6 本章小節(jié)47-48
• 第四章 脈動(dòng)風(fēng)荷載模擬研究48-64
• 4.1 風(fēng)荷載48-49
• 4.2 脈動(dòng)風(fēng)速譜49-51
• 4.2.1 達(dá)文波特風(fēng)速譜49-50
• 4.2.2 埃米爾脈動(dòng)風(fēng)速譜50-51
• 4.2.3 日本鹽谷、新井（Hino）脈動(dòng)風(fēng)速譜51
• 4.2.4 卡曼（Kaimal）脈動(dòng)風(fēng)速譜51
• 4.2.5 英國(guó)哈里斯（Harris）脈動(dòng)風(fēng)速譜51
• 4.3 諧波合成法模擬脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程51-58
• 4.3.1 諧波合成法52-54
• 4.3.2 諧波合成算例54-58
• 4.4 線性濾波法模擬脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程58-63
• 4.4.1 AR線性濾波法58-60
• 4.4.2 AR合成算例60-63
• 4.5 本章小節(jié)63-64
• 第五章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64
• 5.2 展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄71-77
• A. 諧波合成Matlab程序71-73
• B. AR法合成Matlab程序73-77
• 攻讀學(xué)位期間所取得的研究成果77

【相似文獻(xiàn)】

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