發(fā)布時間：2017-08-23 03:16

  本文關(guān)鍵詞：橋墩非定常繞流研究

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【摘要】：為了探究橋墩局部沖刷產(chǎn)生的機理,研究不同水文條件下橋墩周圍繞流流場的渦系結(jié)構(gòu)、非定常特性及自由液面對流場結(jié)構(gòu)的影響,本文以單圓柱形橋墩為研究模型,利用計算流體力學商業(yè)軟件Fluent對過臨界區(qū)雷諾數(shù)Re=8.0×106下不同水位的三維橋墩繞流進行了數(shù)值模擬計算。先取5m水位的工況進行雷諾平均(RANS)單相流計算作網(wǎng)格無關(guān)性測試,分別做了834萬、1175萬、1628萬三套測試網(wǎng)格,經(jīng)過計算分析并考慮現(xiàn)有的計算資源,最終確定網(wǎng)格數(shù)為1175萬的節(jié)點分布作為本文其他工況計算網(wǎng)格的節(jié)點分布。再對lm、2.5m、5m三種不同水深的橋墩進行分離渦(DES)單相流計算,即不考慮自由液面對流場的影響；通過分析比較得出三種不同的水深在不考慮自由液面對流場影響情況下的墩前馬蹄渦系的相對位置大致相同,不隨水深的變化而變化,墩后尾跡渦系同墩前馬蹄渦系不存在明顯的耦合關(guān)系。此外,通過取5m工況單相流RANS計算結(jié)果的一個“擬周期”內(nèi)的三個時間點分析后,較為詳細地描述了橋墩周圍渦系結(jié)構(gòu)的生成機理及其形態(tài)。最后取2.5m水位工況考慮并用VOF技術(shù)捕捉自由液面,得出了兩相流計算的墩前馬蹄渦系與單相流計算的基本相同,即2.5m水位工況的自由液面對墩前馬蹄渦系沒有很大影響；且墩后尾跡渦系同墩前馬蹄渦系也不存在明顯的耦合關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：橋墩繞流 非定常特性 分離渦 自由液面 兩相流 馬蹄渦
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及進展11-20
• 1.2.1 維圓柱繞流國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 三維圓柱繞流國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 本文的研究思路和內(nèi)容20-22
• 2 數(shù)值計算理論方法及實驗數(shù)值驗證22-42
• 2.1 流動基本控制方程22-23
• 2.1.1 連續(xù)性方程22
• 2.1.2 動量方程22-23
• 2.2 湍流模型23-26
• 2.2.1 SST k-ω湍流模型24-26
• 2.2.2 SST-DES湍流模型26
• 2.3 VOF自由液面捕捉法26-28
• 2.4 方程組的求解28-33
• 2.4.1 方程離散化29-30
• 2.4.2 求解方法30-33
• 2.5 邊界條件及初始化33-34
• 2.6 本文主要參數(shù)的定義34-35
• 2.7 實驗模型數(shù)值計算驗證35-41
• 2.7.1 實驗模型35
• 2.7.2 數(shù)值計算模型35-41
• 2.8 本章小結(jié)41-42
• 3 不考慮自由液面的橋墩不同水位單相流計算42-88
• 3.1 網(wǎng)格無關(guān)性測試分析42-50
• 3.1.1 計算模型及網(wǎng)格劃分42-45
• 3.1.2 邊界條件及初始化45
• 3.1.3 控制方程組求解方法、離散格式及計算步驟45-46
• 3.1.4 計算結(jié)果分析46-50
• 3.2 不考慮自由液面的橋墩不同水位單相流計算50-86
• 3.2.1 計算模型及網(wǎng)格劃分50-52
• 3.2.2 邊界條件及初始化52
• 3.2.3 控制方程組求解方法、離散格式及計算步驟52-53
• 3.2.4 計算結(jié)果分析53-86
• 3.3 本章小結(jié)86-88
• 4 考慮自由液面的橋墩兩相流計算88-96
• 4.1 計算模型及網(wǎng)格劃分88-89
• 4.2 邊界條件及初始化89
• 4.3 控制方程組求解方法、離散格式及計算步驟89
• 4.4 計算結(jié)果分析89-94
• 4.4.1 橋墩壁面及底面y~+值89-90
• 4.4.2 2.5m水位工況SST-DES兩相流非定常計算結(jié)果分析90-93
• 4.4.3 2.5m水位工況單相與兩相SST-DES非定常計算結(jié)果比較93-94
• 4.4.4 墩周底面剪切應力比較94
• 4.5 本章小結(jié)94-96
• 5 結(jié)論及展望96-98
• 5.1 結(jié)論96
• 5.2 展望96-98
• 參考文獻98-101
• 作者簡歷101-103
• 學位論文數(shù)據(jù)集103

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳軍;馬蹄渦結(jié)構(gòu)的顯示(英文)[J];流體力學實驗與測量;2003年04期

2 王建明;劉煒;徐志暉;艾延廷;王成軍;;文氏效應在葉片根部馬蹄渦控制中的應用[J];航空動力學報;2011年11期

3 張華;穆罕默德·亞民·尤尼斯;胡波;劉堯龍;;應用小干擾柱體控制角區(qū)馬蹄渦結(jié)構(gòu)的實驗研究[J];實驗力學;2011年06期

4 王建明;�？�;王虎彬;鄭耀輝;;上游粗糙元對葉片根部馬蹄渦的影響[J];沈陽航空航天大學學報;2013年01期

5 王建明;劉煒;祝魁;艾延廷;唐繼濤;;旋渦發(fā)生器對葉片根部馬蹄渦的影響[J];航空動力學報;2012年07期

6 上官垠黎 ,苗瑞生;亞音速旋轉(zhuǎn)翼-身組合體的氣動導數(shù)[J];兵工學報;1988年02期

7 王建明;劉煒;艾延廷;王成軍;徐志暉;;圓柱-平板角區(qū)湍流流動控制的風洞試驗研究[J];實驗流體力學;2011年05期

8 劉火星,陳矛章,蔣浩康;擴壓葉柵角區(qū)馬蹄渦的實驗研究[J];工程熱物理學報;2000年06期

9 王雪娥;張華;王宏;付立群;;角區(qū)三維漩渦流動的新分離結(jié)構(gòu)[J];北京航空航天大學學報;2010年12期

10 張華,呂志詠;后掠翼身交接區(qū)流動結(jié)構(gòu)及參數(shù)影響研究[J];流體力學實驗與測量;2000年02期

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1 張華;呂志詠;孫勝東;;柱體/平板干擾非定常馬蹄渦結(jié)構(gòu)的PIV研究[A];第七屆全國實驗流體力學學術(shù)會議論文集[C];2007年

2 ;VISUALISATIONS OF HORSESHOE VORTEX STRUCTURE[A];流動顯示’2002第五屆全國流動顯示學術(shù)會議論文集[C];2002年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐光鵬;橋墩非定常繞流研究[D];北京交通大學;2016年

2 �？�;角區(qū)馬蹄渦控制方法的研究[D];沈陽航空航天大學;2013年

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本文編號：722663