復雜地形地貌橋址區(qū)風特性現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬
定 價:79 元
叢書名:建筑與土木工程博士文庫
- 作者:張明金
- 出版時間:2021/11/8
- ISBN:9787568927710
- 出 版 社:重慶大學出版社
- 中圖法分類:U448.431
- 頁碼:
- 紙張:
- 版次:1
- 開本:16K
《復雜地形地貌橋址區(qū)風特性現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬》以西部復雜山區(qū)兩個典型的深切峽谷橋址區(qū)地形為工程背景,采用現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬相結合的研究方法,對峽谷地形橋址區(qū)的風特性進行了深入、系統(tǒng)的分析,重點討論了橋址區(qū)熱力效應、局部地形、來流風向等對橋址區(qū)風特性的影響規(guī)律,其研究成果可供相關專業(yè)工程技術人員參考。
山區(qū)峽谷地形較為常見,其地形復雜多變,現(xiàn)有相關規(guī)范和文獻對山區(qū)風特性及其成因的研究較少。本書以兩個典型的深切峽谷橋址區(qū)地形為工程背景,采用現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬相結合的研究方法,對峽谷地形橋址區(qū)的風特性進行了深入、系統(tǒng)的研究。
首先,采用MFAS型相控陣聲雷達(SODAR)風廓線儀和CAWS600-RT型四要素自動氣象站對大橋橋址區(qū)風特性進行了現(xiàn)場實測,分析了橋位處的平均風速、陣風系數(shù)、風攻角、風剖面等風特性。研究結果表明,橋位處的陣風系數(shù)和地表粗糙度系數(shù)均比相關規(guī)范中常規(guī)平原地區(qū)的推薦值要大。橋面設計高度處的風攻角以負攻角為主,其數(shù)值也比相關規(guī)范中常規(guī)平原地區(qū)的要大,風攻角的散布范圍和絕對值大小均隨著高度的增加呈現(xiàn)減小的趨勢。大橋位于高海拔高溫差深切峽谷內,橋址區(qū)幾乎每天下午起風,其平均風速往往達到10.0m/s。根據(jù)統(tǒng)計情況,橋位處的大風可分為兩類:一類是受大尺度大氣環(huán)流影響的大風降溫過程;另一類是受小尺度范圍內熱力驅動而產生日常大風的過程。
其次,為探討高海拔高溫差深切峽谷橋址區(qū)日常大風的成因,采用四要素自動氣象站、手持風速儀和便攜式溫度計對大橋橋址區(qū)風特性進行實測,分析了橋位處的平均風速與溫度、日照及地形地貌等的相關性。結果表明,受熱力驅動的小尺度局部大風基本上每天都存在,但風速不大,橋位處的設計風速仍受大范圍的大氣環(huán)流控制。小尺度的日常大風還受局部地形及隨時間變化日照的影響,橋位處日常大風出現(xiàn)的概率較高,盡管不控制橋梁的設計基準風速,但影響橋梁的耐久性和行車舒適性。
再次,為研究高海拔高溫差深切峽谷橋址區(qū)在熱力效應作用下的風特性變化規(guī)律,在FLUENT中通過添加動量源項的方式實現(xiàn)了自然對流的模擬,并對模擬結果的正確性進行了驗證。以位于四川西部深切峽谷區(qū)的某大橋為工程背景,結合橋址區(qū)現(xiàn)場實測的溫度變化規(guī)律,采用FLUENT對考慮熱力效應的橋址區(qū)風特性進行了數(shù)值模擬研究,討論了不同熱力因素對橋址區(qū)地表風特性的影響,分析了不同來流風速和熱力效應聯(lián)合作用下橋址區(qū)的風特性。分析結果表明,當來流風速為0.0m/s時,熱力效應引起的橋址區(qū)豎向最大風速為3.0m/s,水平風速為6.4m/s;當來流風速大于5.0m/s時,熱力效應的影響已不明顯,此時橋址區(qū)的風場主要受來流風速、來流風向和局部地形的影響?紤]熱力效應后,橋址區(qū)的地表溫度分布顯著不均勻,與不考慮熱力效應時的計算結果差異明顯。
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
1.3 存在的問題
1.4 本書章節(jié)安排
第2章 橋址區(qū)平均風特性實測與分析
2.1 實測概況
2.2 風速
2.3 風向
2.4 陣風系數(shù)
2.5 地表粗糙度系數(shù)
2.6 風攻角
2.7 紊流度
2.8 不同站點風速相關性
2.9 小結
第3章 日常大風成因分析
3.1 觀測概況
3.2 溫度影響
3.3 局部地形影響
3.4 日照影響
3.5 綜合分析
3.6 小結
第4章 考慮熱力效應的橋址區(qū)風特性數(shù)值模擬
4.1 FLUENT中自然對流的實現(xiàn)
4.2 模擬方法驗證
4.3 有限元模型
4.4 結果分析
4.5 小結
第5章 塔上風傳感器安裝位置選擇
5.1 工程背景
5.2 計算概況
5.3 塔周流場分析
5.4 風速的影響
5.5 風向的影響
5.6 觀測結果修正
5.7 小結
第6章 橋址區(qū)脈動風特性實測與分析
6.1 觀測概況
6.2 脈動風參數(shù)
6.3 風觀測數(shù)據(jù)處理方法
6.4 脈動風特性分析
6.5 小結
第7章 結論與展望
7.1 結論
7.2 展望
參考文獻