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湍流基于FLUENT典型风区风参数数值模拟

收藏本文 2024-03-31 点赞:26764 浏览:121437 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着我国“十二五”规划的实施,西部大开发战略进一步推进,西部地区的基础设施建设日益增加。近年来工程建设技术不断进步,桥梁结构逐渐向着轻柔化和长大化进展,使得结构对风的作用更加敏感,而风特性是结构抗风的基础。新疆是我国的多风区省区之一,由于其独特的地理环境和地貌特诊,造成风向风速分布的多样性,由此该区的风参数探讨对工程抗风设计具有重要的参考价值。风参数的探讨策略主要有现场观测、风洞试验和数值模拟,数值模拟策略省时省钱,有较多的灵活性,不受模型尺度的影响、可进行全尺度模拟和条件易于制约等优点,是建立在计算流体动力学论述基础之上,用流体计算软件进行浅析的。本课题是国家自然科学基金项目“内陆强风及其作用的现场实测与模拟”的子项目,本论文采取数值模拟的策略,对新疆三个典型地形的风特性参数进行探讨。本论文主要工作如下:运用FLUENT和GAMBIT软件建立测风塔周围地形的三维几何模型。划分网格并确定计算流域,选用合适的边界条件和制约参数,确定计算工况和测点布置。给出风速剖面和湍流强度的计算结果,并将数值模拟的风特性参数与风洞试验结果进行比较。验证数值模拟策略对此类地形风参数探讨的可行性。并进一步探讨模型尺度对风参数的影响,结果表明:模型尺度对不同地形的影响不同。关键词:FLUENT论文典型风区论文风参数论文数值模拟论文风速剖面论文湍流强度论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    第一章 绪论8-15

    1.1 桥梁风工程概况8-10

    1.2 桥梁风工程的探讨的内容和策略10-12

    1.2.1 桥梁风工程的探讨的内容10-11

    1.2.2 桥梁风工程的探讨的策略11-12

    1.3 风参数的探讨近况12-13

    1.4 技术路线与章节划分13-15

    第二章 风参数探讨的基本论述15-24

    2.1 大气边界层探讨的回顾15-16

    2.2 平均风速剖面16-18

    2.2.1 对数定律16-17

    2.2.2 指数定律17-18

    2.3 脉动风参数18-21

    2.3.1 湍流强度的浅析策略18-19

    2.3.2 湍流积分尺度的浅析策略19-20

    2.3.3 湍流功率谱的探讨策略20-21

    2.4 山区风特性不足21-24

    第三章 计算流体动力学基础24-35

    3.1 CFD 基本制约方程24-27

    3.1.1 连续方程(Continuity Equation)24-25

    3.1.2 Nier-Stokes 方程25-26

    3.1.3 能量守恒方程(Energy Conseration Equation)26-27

    3.2 CFD 制约方程离散27

    3.3 三维湍流模型及其运用27-35

    3.3.1 计算流体动力学中湍流流动特点27-28

    3.3.2 湍流的基本方程28-30

    3.3.3 湍流的数值模拟策略30-31

    3.3.4 大涡模拟(LES)31

    3.3.5 Reynolds 平均法(RANS)31-33

    3.3.6 标准 k—ε模型33

    3.3.7 Reapzable k—ε模型33-35

    第四章 风参数的数值模拟探讨35-64

    4.1 概述35-39

    4.1.1 达坂城风区地形及气候特点36-37

    4.1.2 阿拉山口风区地形及气候特点37-38

    4.1.3 额尔齐斯河河谷风区地形及气候特点38-39

    4.2 FLUENT 软件介绍39-40

    4.3 几何建模及计算流域确定40-42

    4.3.1 几何建模40-41

    4.3.2 计算流域41-42

    4.4 网格生成42

    4.5 边界条件选取42

    4.6 制约方程42-43

    4.7 求解参数的设置及计算工况43-46

    4.7.1 求解参数43

    4.7.2 工况设置43-46

    4.8 数值模拟结果与浅析46-57

    4.8.1 风速剖面46-53

    4.8.2 湍流强度53-57

    4.9 数值模拟与风洞实验的比较57-62

    4.9.1 几个关键点的比较57-59

    4.9.2 风速剖面比较59-61

    4.9.3 湍流强度比较61-62

    4.10 本章小结62-64

    第五章 风参数的模型尺度效应64-73

    5.1 概述64

    5.2 工况设置及模型的建立64-65

    5.3 结果与浅析65-71

    5.3.1风速剖面65-69

    5.3.2 湍流强度69-71

    5.4 本章小结71-73

    结论与倡议73-75

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