發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 03:16

  本文關(guān)鍵詞：橋墩非定常繞流研究

  更多相關(guān)文章： 橋墩繞流 非定常特性 分離渦 自由液面 兩相流 馬蹄渦

【摘要】：為了探究橋墩局部沖刷產(chǎn)生的機(jī)理,研究不同水文條件下橋墩周圍繞流流場(chǎng)的渦系結(jié)構(gòu)、非定常特性及自由液面對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響,本文以單圓柱形橋墩為研究模型,利用計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件Fluent對(duì)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(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。先取5m水位的工況進(jìn)行雷諾平均(RANS)單相流計(jì)算作網(wǎng)格無關(guān)性測(cè)試,分別做了834萬、1175萬、1628萬三套測(cè)試網(wǎng)格,經(jīng)過計(jì)算分析并考慮現(xiàn)有的計(jì)算資源,最終確定網(wǎng)格數(shù)為1175萬的節(jié)點(diǎn)分布作為本文其他工況計(jì)算網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)分布。再對(duì)lm、2.5m、5m三種不同水深的橋墩進(jìn)行分離渦(DES)單相流計(jì)算,即不考慮自由液面對(duì)流場(chǎng)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(duì)流場(chǎng)影響情況下的墩前馬蹄渦系的相對(duì)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(jì)算結(jié)果的一個(gè)“擬周期”內(nèi)的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)分析后,較為詳細(xì)地描述了橋墩周圍渦系結(jié)構(gòu)的生成機(jī)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(jì)算的墩前馬蹄渦系與單相流計(jì)算的基本相同,即2.5m水位工況的自由液面對(duì)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(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展11-20
• 1.2.1 維圓柱繞流國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 三維圓柱繞流國(guó)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(jì)算理論方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)值驗(yàn)證22-42
• 2.1 流動(dòng)基本控制方程22-23
• 2.1.1 連續(xù)性方程22
• 2.1.2 動(dòng)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿?shù)值計(jì)算驗(yàn)證35-41
• 2.7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>35
• 2.7.2 數(shù)值計(jì)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(jì)算42-88
• 3.1 網(wǎng)格無關(guān)性測(cè)試分析42-50
• 3.1.1 計(jì)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(jì)算步驟45-46
• 3.1.4 計(jì)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(jì)算50-86
• 3.2.1 計(jì)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(jì)算步驟52-53
• 3.2.4 計(jì)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(jì)算88-96
• 4.1 計(jì)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(jì)算步驟89
• 4.4 計(jì)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(jì)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(jì)算結(jié)果比較93-94
• 4.4.4 墩周底面剪切應(yīng)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(xiàn)98-101
• 作者簡(jiǎn)歷101-103
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集103

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)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(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量;2003年04期

2 王建明;劉煒;徐志暉;艾延廷;王成軍;;文氏效應(yīng)在葉片根部馬蹄渦控制中的應(yīng)用[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2011年11期

3 張華;穆罕默德·亞民·尤尼斯;胡波;劉堯龍;;應(yīng)用小干擾柱體控制角區(qū)馬蹄渦結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2011年06期

4 王建明;祝魁;王虎彬;鄭耀輝;;上游粗糙元對(duì)葉片根部馬蹄渦的影響[J];沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

5 王建明;劉煒;�？�;艾延廷;唐繼濤;;旋渦發(fā)生器對(duì)葉片根部馬蹄渦的影響[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);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(dòng)導(dǎo)數(shù)[J];兵工學(xué)報(bào);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(dòng)控制的風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2011年05期

8 劉火星,陳矛章,蔣浩康;擴(kuò)壓葉柵角區(qū)馬蹄渦的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2000年06期

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

10 張華,呂志詠;后掠翼身交接區(qū)流動(dòng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)影響研究[J];流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量;2000年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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(guó)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 ;VISUALISATIONS OF HORSESHOE VORTEX STRUCTURE[A];流動(dòng)顯示’2002第五屆全國(guó)流動(dòng)顯示學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

中國(guó)碩士學(xué)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(xué);2016年

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

，

本文編號(hào)：722663