橋址區風場特性的研究是橋梁風工程中的最基礎課題,目前山區峽谷地形風場特性的研究還不充分,而且現行抗風規范也只是給出了平坦地貌風場特性參數的相應規定,不能滿足山區峽谷地形風場特性復雜多變的要求,針對山區橋梁進行抗風設計,就必須對此類山區典型地形風場特性進行專門研究。本文以西部山區典型復雜地形(喇叭口)為研究對象,運用ANSYS FLUENT,選取三種湍流模型進行地形模型橋位強風特性數值模擬,與本課題組已有風洞試驗結果對比分析,驗證了數值風洞在復雜地形橋位風場研究的可行性和準確性,并選取合適的湍流模型。在此基礎上對喇叭口地形風場進行多地形參數(變換峽谷兩側山體夾角、喇叭口入口角度等)模擬計算,給出隨峽谷地形變化的典型地形流場分布機理和風場變化規律,并提出各地形參數下風參數變化符合的函數規律。首先針對實際山區典型復雜地形進行風特性數值模擬研究,得到了山區橋址區基本風特性參數和一般風特性參數的差異,明確了對橋位風場影響程度較大的幾類地形參數,給出了比較適合峽谷地形計算的湍流模型;其次通過對簡化地形不同峽谷夾角和不同喇叭口入口角度進行風特性數值模擬研究,得出了峽谷內風場隨地形參數變化而產生的變換規律,給出了梯度風高度的變化范圍,繪制了風速隨峽谷長度和豎直高度變化的曲線圖,較直觀的展現了風場經過峽谷口流入峽谷內部而產生的變化情況,并擬合了風速隨峽谷夾角和喇叭口入口角度變化的函數模型;最后在簡化峽谷地形中引入實橋模型,探究了實橋存在前后峽谷內風場受到的影響程度,得到了風速在水平方向和豎直方向分別受到橋梁影響的范圍,計算出了風速的增加幅度和最大風速差。整體研究結果可以為同類地形下橋梁抗風設計提供基本參考。
【學位單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U441
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 山區復雜地形風特性研究現狀
        1.2.1 數值模擬準確性
        1.2.2 簡化山區地形對風場的影響
        1.2.3 實際山區地形對風特性的影響
        1.2.4 目前研究的進展
        1.2.5 目前研究存在的問題
    1.3 本文研究的具體工作
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 研究方案
2 喇叭口地形的風場湍流模型研究
    2.1 計算模型的建立
        2.1.1 計算域的選取及幾何建模
        2.1.2 網格的生成
        2.1.3 邊界條件的設定
        2.1.4 湍流模型的選擇及參數設置
        2.1.5 計算工況的設置
    2.2 三種湍流模型計算結果分析
        2.2.1 山體表面壓力
        2.2.2 山體表面湍流強度
        2.2.3 山體表面風速矢量
        2.2.4 梯度風高度處風速
        2.2.5 風速剖面
        2.2.6 湍流強度
    2.3 模擬結果和試驗結果的對比分析
        2.3.1 風速剖面
        2.3.2 淌流強度
        2.3.3 誤差分析
    2.4 本章小結
3 峽谷山體不同夾角的風特性數值模擬研究
    3.1 計算模型的建立
        3.1.1 簡化地形模型的建立
        3.1.2 實際地形模型的建立
    3.2 實際地形數值模擬結果與分析
        3.2.1 山體表面壓力
        3.2.2 山體表面風速矢量
        3.2.3 風速剖面
    3.3 簡化地形數值模擬結果與分析
        3.3.1 山體表面壓力
        3.3.2 風速剖面
        3.3.3 梯度風高度
        3.3.4 湍流強度
    3.4 風特性隨峽谷山體夾角變化的分布規律
        3.4.1 梯度風高度處風速
        3.4.2 峽谷谷口處風速
    3.5 本章小結
4 喇叭口不同入口角度的風特性數值模擬研究
    4.1 計算模型的建立
    4.2 簡化地形數值模擬結果與分析
        4.2.1 山體表面壓力
        4.2.2 風速剖面
        4.2.3 梯度風高度
        4.2.4 湍流強度
    4.3 風特性隨峽谷喇叭口入口角度變化的分布規律
        4.3.1 梯度風高度處風速
        4.3.2 峽谷谷口處風速
    4.4 本章小結
5 實橋存在下峽谷風特性數值模擬研究
    5.1 計算模型的建立
    5.2 實橋存在下數值模擬結果與分析
        5.2.1 山體表面風速矢量
        5.2.2 梯度風高度處風速
        5.2.3 橋面高程處風速
        5.2.4 風速剖面
    5.3 有無實橋數值模擬結果對比分析
        5.3.1 梯度風高度處風速
        5.3.2 橋面高程處風速
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄

【參考文獻】

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本文編號：2893042