不同雷諾數(shù)下橋梁斷面三分力系數(shù)的研究.pdf

1、在橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)中，一般忽略雷諾數(shù)對橋梁斷面靜力三分力系數(shù)的影響。但隨著橋梁向大跨、輕質(zhì)方向發(fā)展，雷諾數(shù)對橋梁斷面靜力三分力系數(shù)的影響日漸突出，忽略雷諾數(shù)的影響會給橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)帶來失真甚至危險(xiǎn)的結(jié)果。因此，研究雷諾數(shù)對橋梁斷面三分力系數(shù)的影響顯得非常必要。
　　 目前研究雷諾數(shù)對橋梁斷面三分力系數(shù)的影響的主要手段是風(fēng)洞試驗(yàn)，研究方法比較成熟，但風(fēng)洞試驗(yàn)費(fèi)用很高，而且試驗(yàn)周期很長。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)方法的迅速發(fā)展，計(jì)算流體

2、力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD)方法已經(jīng)成為一種研究橋梁斷面三分力系數(shù)的新手段——數(shù)值風(fēng)洞。CFD方法可以按照實(shí)際尺寸進(jìn)行計(jì)算，并且費(fèi)用省、速度快、資料完備、具有模擬真實(shí)和理想條件的能力。
　　 本文以橋梁斷面靜力三分力系數(shù)為研究對象，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)方法，分析雷諾數(shù)對橋梁斷面靜力三分力系數(shù)的影響，得出了橋梁斷面靜力三分力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。
　　 （1）以金馬大橋和蘇通大

3、橋?yàn)楣こ虒?shí)例，分別采用三種不同湍流模型——標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNG k-ε模型和SST模型，對其橋梁斷面的靜力三分力系數(shù)進(jìn)行CFD方法識別，與節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)的試驗(yàn)值進(jìn)行對比分析，得出標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型為橋梁斷面靜力三分力系數(shù)CFD方法數(shù)值識別的合理模型，并驗(yàn)證了CFD方法識別大跨度橋梁靜力三分力系數(shù)的可行性和可靠性。
　　 （2）運(yùn)用CFD方法研究圓形和矩形兩種形狀斷面，在0°攻角下斷面的靜力三分力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，得出圓形斷

4、面阻力系數(shù)和升力系數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而減小；矩形斷面的阻力系數(shù)和升力矩系數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而增大，升力系數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而減小。依此類推，雷諾數(shù)對其他形狀橋梁斷面也存在影響。在橋梁氣動選型中，應(yīng)當(dāng)考慮雷諾數(shù)對不同形狀斷面靜力三分力系數(shù)的影響。
　　 （3）運(yùn)用CFD方法研究鈍體主梁斷面和流線型主梁斷面，在0°攻角下主梁斷面的靜力三分力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，得出鈍體主梁斷面阻力系數(shù)和升力矩系數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而增大，升力系數(shù)隨雷諾數(shù)的