喇叭口地形橋址強風特性風洞試驗及CFD模擬研究.pdf

1、 論文題目：喇叭口地形橋址強風特性風洞試驗及 CFD 模擬研究學科名稱：橋梁與隧道工程碩 士 生：唐金旺 （簽名）指導(dǎo)老師：張 玥 （簽名）任 翔 （簽名）摘 要山區(qū)地形風場特性復(fù)雜，橋梁抗風已成為工程師備受關(guān)注的課題。關(guān)于內(nèi)陸山區(qū)風效應(yīng)研究資料甚少，現(xiàn)有的抗風規(guī)范也未對風場特性參數(shù)做出明確規(guī)定，有必要針對此類特殊地形風環(huán)境進行專門研究，為后期的風荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。特選取黃河喇叭口地形橋址區(qū)這一特殊位置，論述形成強風特性的原因，

2、采用均勻流和 B 類風場兩種來流開展地形風洞試驗， 分析對比此類地形條件下的平均風和脈動風特性參數(shù)的變化規(guī)律；運用 ANSYS-FLUENT 模塊，選取 Realizable k-ε湍流模型進行數(shù)值模擬，得到風環(huán)境繞流、風速場和湍流場分布情況；對比分析兩種方法的研究結(jié)果，檢驗風洞試驗和數(shù)值模擬的差異性，綜合評判喇叭口地形橋址區(qū)強風特性風場分布規(guī)律；在收集橋址區(qū)附近氣象站資料和相關(guān)學者的研究成果，總結(jié)并提出了 4 種計算基本風速的方法。研

3、究結(jié)果表明：喇叭口地形橋址區(qū)因風向角和測點位置不同，其平均風與脈動風特性發(fā)生了顯著變化，計算結(jié)果值與現(xiàn)有規(guī)范差異較大；僅當風順著河谷吹來時，風剖面符合傳統(tǒng)模型，風速玫瑰圖顯示河谷中風速并未形成“加速效應(yīng)”；湍流強度大多數(shù)符合隨著高度增加而減小的規(guī)律；脈動風速功率譜在水平方向上，實測值與理論值相比在低頻段偏低而高頻段偏高，在豎直方向，譜頻率隨著高度增加有所減弱；風洞試驗均勻流場風速值大于 B 類風場，但湍流強度值略小，相比之下 B 類風場