桥梁抗风性能仿真
结构抗风性能的数值模拟研究

结构抗风性能的数值模拟研究风是自然界中一种常见的力量,对于建筑物、桥梁、高塔等结构来说,风的作用可能会带来严重的影响。
为了确保这些结构在风荷载作用下的安全性和稳定性,对结构抗风性能的研究至关重要。
数值模拟作为一种有效的研究手段,在结构抗风性能评估中发挥着越来越重要的作用。
在实际情况中,风对结构的作用是复杂多变的。
风速、风向、风的湍流特性等因素都会影响结构所受到的风荷载。
传统的风洞试验虽然能够提供较为准确的结果,但存在成本高、周期长、试验条件受限等问题。
而数值模拟方法则可以在一定程度上克服这些不足,通过建立数学模型和运用计算机求解,快速获得结构在不同风况下的响应。
进行结构抗风性能的数值模拟,首先需要建立合理的数学模型。
这包括对风场的模拟和对结构的建模。
对于风场,通常采用湍流模型来描述风的流动特性。
常见的湍流模型有雷诺平均 NavierStokes 方程(RANS)模型、大涡模拟(LES)模型等。
RANS 模型计算效率较高,但对于复杂的湍流流动可能精度不足;LES 模型能够更准确地捕捉湍流的细节,但计算成本也相对较高。
在实际应用中,需要根据具体问题的特点和计算资源选择合适的湍流模型。
对结构的建模则需要考虑结构的几何形状、材料特性、连接方式等因素。
在数值模拟中,可以将结构简化为梁、板、壳等单元组成的有限元模型。
通过赋予单元相应的材料属性和边界条件,来模拟结构的力学行为。
在确定了数学模型之后,还需要选择合适的数值求解方法。
常见的求解方法有有限差分法、有限元法和有限体积法等。
这些方法各有优缺点,例如有限元法适用于复杂几何形状的结构,但计算量较大;有限体积法在处理流体流动问题时具有较高的精度。
在进行数值模拟时,边界条件的设置也非常关键。
对于风场,需要确定入口风速、出口压力、壁面条件等。
对于结构,需要设置约束条件和加载方式。
例如,对于建筑物,可能需要考虑底部固定约束和顶部的风荷载分布。
为了验证数值模拟结果的准确性,通常需要将其与风洞试验结果或实际观测数据进行对比。
建筑物构筑物抗风性能的仿真与优化研究

建筑物构筑物抗风性能的仿真与优化研究近年来,随着城市化进程的不断加快,建筑物的高度和规模也不断增加。
然而,随之而来的问题是建筑物在面对自然灾害中的抗风性能愈发重要。
因此,对建筑物的抗风性能进行仿真与优化研究成为了一项紧迫而迫切的任务。
首先,我们需要了解建筑物在面对风力时的行为。
风力是一种外部力,会对建筑物产生压力和摩擦力。
建筑物的结构和材料会对这些力的传递和分布产生影响。
因此,我们可以通过数值仿真的方法来模拟建筑物在不同风力作用下的行为。
在进行仿真研究时,我们需要建立一个合适的模型。
这个模型应该尽可能地准确地描述建筑物的结构和材料。
同时,模型的计算方法也需要具备高效和可靠的特点。
目前,有许多计算方法可供选择,如有限元法、离散元法等。
这些方法在不同情况下都有其适用性和局限性,我们需要根据实际情况进行选择。
在进行仿真研究时,我们可以将建筑物的抗风性能指标作为优化的目标。
这些指标可以包括结构的位移、应力、变形等。
通过对这些指标的优化,我们可以使建筑物在面对风力时更加稳定和安全。
然而,要进行建筑物抗风性能的优化研究并不容易。
首先,建筑物的结构和材料的选择会对仿真结果产生重要影响。
不同的结构和材料会对风力的传递和分布产生不同的影响。
因此,我们需要对不同结构和材料进行系统的对比研究,找出最优的组合。
其次,建筑物的抗风性能受到许多因素的影响,如风速、风向、建筑物的高度和形状等。
这些因素之间存在复杂的相互作用,需要进行综合考虑。
因此,我们需要建立一个全面而准确的数学模型来描述这些因素之间的关系。
最后,建筑物的抗风性能还受到施工质量和维护状况的影响。
如果建筑物的施工质量不达标或者维护不及时,就会对其抗风性能产生不利影响。
因此,我们需要对施工质量和维护状况进行监测和评估,及时发现和解决问题。
综上所述,建筑物构筑物抗风性能的仿真与优化研究是一项重要而复杂的任务。
通过数值仿真的方法,我们可以模拟建筑物在不同风力作用下的行为。
桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究

桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究在现代交通基础设施建设中,桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑物,发挥着至关重要的作用。
然而,风对桥梁的影响不容忽视,强风可能导致桥梁结构的振动、失稳甚至破坏,严重威胁着桥梁的安全和正常使用。
因此,在桥梁设计中,抗风性能的优化与评估成为了一个关键的研究课题。
一、风对桥梁的作用及影响风对桥梁的作用主要包括静力作用和动力作用。
静力作用是指风对桥梁结构产生的稳定压力和吸力,如桥梁的主梁、桥墩等部位会受到风的压力和吸力,可能导致结构的变形和内力增加。
动力作用则更为复杂,包括颤振、抖振和涡振等。
颤振是一种自激振动,当风速超过一定临界值时,桥梁结构可能发生大幅的、不稳定的振动,甚至导致结构破坏。
抖振是由风的脉动成分引起的随机振动,虽然不会导致结构的立即破坏,但长期的抖振作用会使结构产生疲劳损伤。
涡振则是由于风绕流桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的结构振动,通常振幅较小,但在特定条件下也可能对桥梁的舒适性和安全性产生影响。
二、桥梁抗风性能的优化设计方法为了提高桥梁的抗风性能,在设计阶段可以采取多种优化方法。
1、合理的桥型选择不同的桥型在抗风性能上具有不同的特点。
例如,悬索桥和斜拉桥由于其柔性较大,对风的敏感性相对较高;而梁桥和拱桥则相对较为刚性,抗风性能较好。
在设计时,应根据桥梁的跨度、地形条件和使用要求等因素,选择合适的桥型。
2、优化桥梁的外形和截面桥梁的外形和截面形状对风的绕流特性有重要影响。
通过采用流线型的外形和合理的截面形状,可以减小风的阻力和漩涡脱落,从而降低风对桥梁的作用。
例如,在主梁设计中,可以采用箱梁截面代替传统的 T 型梁截面,以提高抗风性能。
3、增加结构的阻尼阻尼是结构消耗能量的能力,增加结构的阻尼可以有效地抑制风振响应。
常见的增加阻尼的方法包括使用阻尼器、在结构中设置耗能构件等。
4、加强结构的连接和整体性良好的结构连接和整体性可以提高桥梁在风作用下的稳定性。
杭州湾大桥风时程的模拟

4kx 2 n(1 + x 2 ) 4 / 3
(14)
式中, S v ( n)- 脉动风速功率谱;
n- 脉动风频率(Hz); k- 地面粗糙度系数; x = 1200 n ; v10
(15)
v10- 标准高度为 10m 处的风速(m/s)。
4
图1
脉动风速时程
图2
功率谱密度(虚线,目标功率谱;实线,模拟功率谱)
对于平稳随机过程可以运用montecarlo法和正交分解orthogonaldecomposition法来进行模拟而前者相对后者更具优势法为基础结合fourie变换和波方法针对不同的脉动风速谱从不同的角度用随机过程模拟风速或风压时程montecarlo思想是指根据某些既定的统计参数产生一系列的时程样本再对每个样本函数进行线性或非线性的结构分析通过对结构不同单元在样本函数下的时程响应的统计分析计算整个结构是否安全
θ jm (ω ) = tan −1
Im H jm (ω ) Re H jm (ω )
[ [
] ]
(11)
Im 和 Re 分别表示取虚部和实部。 z 为增大模拟样本的周期,双索引频率 ω ml 可按如下取值:
ω ml = (l − 1) ∆ω +
m ∆ω , n
l = 1,2, " , N
0 0 S11 (ω ) S12 (ω ) 0 0 S (ω ) S 22 (ω ) S 0 (ω ) = 21 ... ... 0 0 S n1 (ω ) S n 2 (ω ) 0
0
0
0
0
... S10n (ω ) ... S 20n (ω ) ... ... 0 ... S nn (ω )
铁路超级大桥的抗风稳定性研究

铁路超级大桥的抗风稳定性研究第一章引言铁路超级大桥作为现代桥梁工程领域的代表,其抗风稳定性一直是相关技术的重要研究方向。
随着我国铁路交通的不断发展,越来越多的超级大桥被建设和使用,同时,不断出现的自然灾害以及意外事故也给铁路超级大桥的抗风稳定性和安全带来了更高的要求和挑战。
因此,本文将从桥体结构和风荷载两个方面,对铁路超级大桥的抗风稳定性进行深入研究,为铁路超级大桥的安全运行提供更为可靠和有效的技术支持。
第二章桥体结构对抗风稳定性的影响2.1 桥梁结构的刚度及迎风面积桥体结构的刚度是影响超级大桥抗风稳定性的一个重要因素。
过度的柔度会导致结构在风力作用下产生过大的变形,进而影响超级大桥的安全性。
因此,在设计铁路超级大桥时,需要综合考虑刚度和结构的抗风刚度参数,使其达到适当的刚度条件,以保证桥体的稳定性和安全性。
此外,迎风面积也是影响超级大桥抗风稳定性的另一个重要因素。
当桥体的迎风面积增大时,桥面所受的风荷载就会增大,从而导致超级大桥易发生风振现象。
因此,在超级大桥的设计中,需要通过合理地设置桥面形态和结构参数,降低迎风面积,以提高超级大桥的抗风稳定性。
2.2 桥体结构的防振措施为了改善铁路超级大桥的抗风稳定性,可引入一些防振措施。
常见的防振措施有:振动减缓器、承重调整器、倾斜支撑器等。
它们的作用是通过改变结构的柔性和材料性能等方面的特点,从而改变结构的振动特性,减小结构振动的幅值和频率,提高超级大桥的抗风稳定性。
第三章风荷载对抗风稳定性的影响3.1 风力特性对超级大桥的影响风力特性是影响超级大桥抗风稳定性的一个关键因素。
风力的大小和方向对超级大桥所受风荷载大小和方向有着重要的影响。
在风力方向垂直于超级大桥的情况下,风荷载对超级大桥所造成的破坏作用最大,需要通过结构设计和构造方案等方面的优化,来减小超级大桥所受风荷载对桥体结构的影响。
3.2 风荷载对结构的破坏作用风荷载对超级大桥所造成的破坏作用包括疲劳破坏和静态破坏。
高墩桥梁施工期风荷载数值模拟计算

/THESIS论文100责任编辑/曹晶磊 美术编辑/王德本高墩桥梁施工期风荷载数值模拟计算刘梦捷 蒋明敏(中建路桥集团有限公司,河北 石家庄 050001)摘要:风荷载是桥梁设计与建造过程中的重要影响因素。
一直以来,桥梁风荷载的研究多以风洞试验为主,但是风洞试验周期长且费用高。
本文基于CFD理论,利用Gambit对胭脂河峡谷地形建模,模拟了桥址附近的风场环境,研究了主梁在不同风攻角下的风场分布规律,并计算了主梁断面静力三分力系数,为桥梁抗风分析做了参考。
关键词:高墩;风攻角;数值模拟;静力三分力系数 图1 体轴坐标系下三分力胭脂河大桥位于河北省阜平县胭脂河河谷上,地形的起伏容易使某个区域的风速增大,胭脂河桥址地区为峡谷地形,地形起伏,风环境复杂,风场受地形影响较大。
有必要模拟桥址地区的风场并分析。
桥梁在施工期,最大悬臂状态下的刚度最小,风对桥梁影响最大,故本文选取研究了桥梁施工期的最大悬臂状态。
运用Fluent软件计算胭脂河桥址地区的风场环境数值。
通过改变风攻角和得到胭脂河桥梁周围的风场特性,并计算胭脂河桥主梁断面静力三分力系数。
一、数值模拟(一)静力三分力系数三分力无量纲化就是三分力系数。
静力三分力分为阻力、升力和静力矩。
体轴坐标系下的三分力形式,如图1所示。
图1是以桥梁主梁截断面建立坐标系来定义风荷载三分力,但是在桥梁节段风洞试验时,是按照风的来流方向建立坐标系。
为了方便,需要将体轴下的静力三分力系数转换到风轴之下,如图2所示。
对比发现静力矩在两个坐标系下相同,将风轴坐标系下的三分力表示为升力、阻力和静力矩。
那么两个坐标系下的转换关系如式1所示,式中α为瞬时风攻角。
(1)三分力系数转换为单位长度的静力风荷载计算方法如下。
(1)体轴坐标系: (2a)(2b)(2c)(2)风轴坐标系: (3a) (3b)(3c)式中U为平均风速;D为主梁断面高;B为主梁断面宽;ρ为空气密度;C H 、C V 、C M 为体轴坐标系下对应的三分力系数;C D 、C L 、C M 为风轴坐标下对应的三分力系数。
浅谈大跨度桥梁抗风设计研究的发展现状

浅谈大跨度桥梁抗风设计研究的发展现状随着我国提出建设交通强国,我国交通工程建设迎来新时代踏上新征程,其中桥梁工程作为我国交通工程的重要组成部分,特别是大跨度桥梁在过去几十年快速发展,已然使中国桥梁技术成为令全世界同行瞩目的中心。
该文对大跨度桥梁为何要进行抗风设计的必要性进行阐述分析,介绍风致振动的类型,并就目前大跨度桥梁如何提高其抗风性能的方法进行了介绍,还简介了目前部分斜拉桥、悬索桥、拱桥三大类桥型所采用的抗风设计方法。
标签:大跨度;桥梁;抗风;风致振动我国交通工程建设在过去的几十年里取得了举世瞩目的辉煌成就,党的十九大报告中更是对我国交通工程的总体建设目标提出了更高标准的要求,要在新时代开启建设交通强国的新征程。
纵观我国交通工程建设发展的这几十年,桥梁工程作为交通工程的重要组成部分,其迅猛的发展速度令人惊叹。
从1991年我国建成了第一座完全由我国自行设计、自行建造的主跨达423m的现代化桥梁——上海南浦大桥;2008年正式建成通车的主跨1088m的世界第二大跨径的斜拉桥——苏通大桥;2009年建成通车的采用分体式钢箱梁主跨1650m目前位居世界悬索桥第二的西堠门大桥;2014年正式开工,建成后其悬索桥跨度在国内排名第一、世界排名第二,跨度长达1700m的杨泗港长江大桥。
随着科学技术的不断发展,桥梁设计也加入了新的科学理论、正在探索新的研究方法、开发创新新的高性能材料、施工工艺不断推陈出新,在科学技术的强有力推动下,全世界必将有更多大跨度的桥梁在今后涌现。
1、抗风设计的必要性现代桥梁的跨径随着时代发展需要正在逐步增大,其整体结构也趋向于质轻柔和,这使得桥梁对风荷载的作用就变得更加敏感。
桥梁在设计风速下的抗风稳定性已经成为控制桥梁结构设计和现场施工的至关重要的因素之一。
从1818年至今,全球有记录的因风致振动被强风摧毁的大跨度桥梁就有近20座。
这其中就包括1940年主跨853m风振致毁的美国塔科马大桥,也就是从那时开始,桥梁设计者们才真正重视对大跨度桥梁进行抗风设计的研究。
公路桥梁抗风设计规范2018

公路桥梁抗风设计规范2018桥梁抗风设计规范(2018年版)是指广义上的按照一定规范,根据其抗风设计要求,采取合理的抗风设计措施,以确保桥梁结构和其组件具有可靠的抗风强度而制定的规范。
一、适用范围本规范适用于高速公路、其它公路、桥梁…等的抗风设计、施工和维修等活动。
二、定义(一)桥梁抗风设计:是指在结构设计中,根据设计荷载、桥梁结构及桥梁特性,结合当地大风、雷雨等独特天气环境因素,对桥梁结构涵道和组成件(桥墩、桥墩梁、板材和支座)的一系列受力特性和几何参数进行优化,使其具有较好的抗风性能和延性能。
(二)风洞实验:通过在高角度风压机中模拟桥梁气动特性,其本身具有基于实验获得数据的可靠性,在权衡设计和安全需求时,可以直接应用于抗风设计优化中。
三、设计要求(一)桥梁气动特性设计:应使桥梁结构由稳定状态转变为附加气动负荷作用时,结构通常可容纳气动变形,并能抗得住天气的变化,以确保桥梁的安全和实用。
(二)端部几何参数设计:桥梁端部几何参数的设计,也是影响桥梁气动特性的重要因素,端部几何参数应符合本规范的要求,如有需要,还可采用特殊技术。
(三)桥梁雨雪风荷载设计:在设计风荷载时,应当考虑结构的抗震性,根据桥梁的抗震要求、气候条件及工程对一般气象数据的要求,考虑现有的强度和稳定性,以保证桥梁的安全性和利用寿命。
四、施工要求(一)桥梁气动特性施工:应确保桥梁在施工现场实际情况下,与设计时的风力计算一致,避免因施工原因造成桥梁风力特性受损。
(二)端部几何参数施工:确保桥梁端部几何参数与设计有关配置一致,除减小桥梁端部承受气动载荷外,还应保证桥梁结构的剪力强度、刚度及其他特性不受影响。
(三)桥梁雨雪风荷载施工:在施工中,应确保桥梁结构的雨雪风荷载分配能满足设计要求,避免因施工而引入新的结构变形,导致桥梁抗风强度减小。
五、检验要求(一)桥梁气动特性检验:应定期对桥梁进行风洞实验,检验桥梁结构的抗风性能,了解其受风荷载pp周期下的结构变形情况,确保桥梁能适应日常风力的变化。
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利用CFD-ACE进行桥梁抗风性能仿真一、计算实例简述本计算实例为重型支援桥假设时三个阶段的风桥耦合仿真。
其模型结构如图所示:图1.1位重型支援桥某工作状态模型前期使用GEOM软件进行模型建立,网格划分等工作,并把此计算案例分为三个域进行计算:1号域为桥体本身;2号域为桥体附近的空气流域;3号域为桥体远方的空气流域。
为了提高计算效率以及计算精确度,则需要在1号和2号域中网格相比3号域中更为精密。
下图为三个域的示意图。
图1.2域1 和域2示意图其中如图1.2所示,实体桥结构内部为1号域,桥体周围的立方六面体(紫色六面体)到桥表面之间的空间为2号域。
图1.3 3号域示意图3号域为最大的立方六面体到中间的立方六面体之间的空间。
二、操作界面介绍打开CFD-ACE,其工作界面如下图所示:图2 CFD-ACE软件工作界面其主要分为菜单区、实体(域)显示区域、设置面板、操作对象选择区等四个部分。
1.菜单区File、Edit、View、Units、Tool、Windows分别为基本操作的操作菜单。
为文件打开、存储、撤销快捷按钮。
为控制模型显示方式的选项按钮,其中可选择模型的可视角度、透明度、阴影等。
为CFD-ACE计算过程中对计算仿真过程或者结果操作的按钮。
其功能有时时观察收敛曲线、打开与其关联的CFD-VIEW软件等。
图2.1.1菜单区工作界面2.实体(域)显示区域图2.2.1实体(域)显示区域其操作方式主要为鼠标操作,其中鼠标左键功能为拖动,鼠标右键功能为旋转,滚轮功能为放大。
同时可以通过此区域进行操作对象的选择。
3.操作对象区域此区域为操作对象选择区域,方便对其进行选择,选择后,被选部分会在实体显示区域显示。
然后进行相关操作。
图2.3.1操作对象选择区域4.设置面板设置面板如下图所示,其主要作用是设置各工况下的计算设置,从而进行合理的仿真计算。
图2.4.1设置面板三、计算实例设置方法下面开始介绍上述计算实例的计算设置方法。
设置过程大致流程为:在实体显示区域或者对象区域选择对象,然后在设置面板完成设置,最后进行计算。
其具体步骤如下。
1、打开CFD-ACE软件,读取此实例中的模型文件。
操作:点击File菜单--->选择open--->打开相应文件,或者直接点击图3.1.1 打开open图3.1.2选择打开文件图3.1.3 打开文件后的界面2、选择设置面板中的PT选项,其结果如图3.2.1。
图3.2.1 PT设置版面PT(problem type)为问题类型设置面板,跟据特定的仿真实例选择相应的计算模块,进而求解。
其中,Flow为流体动力学模块; Heat Transfer为传热辐射模块;Turbulence 为湍流模块;Chemistry/Mixing(chem)为化学模块;Radiation(Rad)为辐射模块;Spray为喷雾/颗粒模块;Free Surfaces(VOF)为自由液面模块;Two-Fluid (Fluid2)为两相流模块;Stress为结构动力学模块;Grid Deformation为网格形变模块;Plasma为等离子体模块;Electric为电模块;Magnetic为电磁模块。
根据不同的问题,需要选择相应的计算模块进行求解,针对本算例我们用到了Flow流体动力学模块、Turbulence湍流模块、Stress为结构动力学模块,所以需要的操作时在此三个模块前面打勾选中,如图3.2.1所示。
3、选择设置面板中的MO选项,其结果如图3.3.1。
图3.3.1 MO设置面板MO(model option)为模型选项,主要设置相关模型的参数,根据前面PT设置中所选的模块,此算例的MO中会出现shared、flow、turb和stress四个设置分类,如图3.3.1所示。
3.1 shared设置shared为公共参数设置,可设置描述收敛的标题名称,时间参数等。
图3.3.1.1 时间参数设置如图 3.3.1.1 所示,此为时间参数的设置,若算例为瞬态,则需要加上时间参数,则需要在transient conditions中的time dependence选择 transient。
然后出现下图3.3.1.2所示菜单。
图3.3.1.2 时间参数设置版面其中在No. of steps中加入迭代计算步数,在Time Step中输入时间单位的时间长度。
3.2 Flow设置Flow为模型的流体设置,其设置面板如图3.3.2.1所示。
图3.3.2.1Flow设置面板针对此计算案例,只需在Flow设置面板中的Reference Pressure中输入算例模型中实际环境的表面大气压力,其为一个atm,故输入100000。
其余则不选择。
3.3 Turb设置图3.3.3.1为Turb设置面板Turb设置中主要选择湍流模型,和Wall的功能。
其中Turbulence Model中有如下模型选择,按照算例的计算理论,我们需选择K-Epsilon湍流模型计算。
图3.3.3.2 Turbulence Model菜单Wall Function中,我们选择Standard Wall,如图3.3.3.3所示。
图3.3.3.3 Wall Function菜单3.4 Stress设置图3.3.4.1Stress面板根据本算例计算理论,Analysis应选择Linear,Element Order选择First。
如下图所示。
图3.3.4.2Analysis菜单图3.3.4.3Element Order菜单4、选择设置面板中的VC选项图3.4.1 VC设置面板VC(volume conditions)为体/域设置,主要针对不同域中流体、湍流、应力以及自身属性进行设置。
VC Setting Mode中菜单如图3.4.1所示,针对此算例,我们只需要对算例中三个域的Properties和Stress进行设置。
4.1Properties设置首先选择Properties,然后点击三个域进行设置。
点击选中其中的一个域。
然后右键单击,则出现以下菜单,通过此菜单可进行相关基本操作,如给不同的域进行命名等操作,点击Proterties,则又会出现以下窗口,点击OK则完成操作。
同时,VC设置版面则会出现你选择域的Properties设置:我们选择的2号和3号域,在本案例中,2号和3号域同为空气流体域,所以将两个域同时设置,设置其Properties设置为Fluid,将Fluid Subtype 设置为Gas。
Material中的Property Sources中可从软件数据库中选择,也可以用户自定义,这里我们选择数据库选择,即Import From Database。
Gas Material Name从数据库选择Air,如下图所示。
当设置好流域属性后,则会出现流体的物理和流体参数,如果不符合算例要求,用户可进行修改,如下图所示。
viscosity为粘性对于1号域,其设置同理如下图所示。
4.2 Stress设置由于应力模块在本算例中只在1号域的桥梁实体中体现,所以只需进行设置1号域中的Stress部分。
选择VC Setting Mode中的Stress,然后选中一号域,则出现以下设置面板。
activate stress 激活压力5、选择设置面板中的BC选项BC(boundary conditions)为边界条件设置,主要设置计算边界的参数。
针对本算例需要设置以下五个部分:入口、出口、桥体、边界、固定点。
针对对象选择区域元素较多,所以我们首先应该将其进行分类,分为入口、出口、桥体、边界、固定点五个部分。
首先选择同类元素,然后点击按钮进行打包归类,如下图所示。
打包后为:5.1 入口设置模型中入口示意图如下图所示:在对象区选择入口对象,然后转入到BC设置面板,如下图所示。
BC Setting Mode中选择General。
由于是入口设置,所以针对入口则设置BC Type 设置为Inlet。
入口的参数设置分为两部分,分别为Flow流体和Turb湍流。
5.1.1 入口Flow设置主要分为三个部分:压力参数设置、温度参数设置、入口流速设置。
压力设置如图:温度参数设置如图:摄氏度=卡尔文-273.15 26.85根据入口处实际流速分别向xyz 三个坐标系进行投影,将三个方向的速度分量进行设置。
如下图所示。
每个方向上可具体选择速度的类型,可以设置恒定风,梯度风、脉动风或者根据计算实际情况进行相应的用户设定。
如下图所示:5.1.2入口Turb设置根据该算例选择使用的湍流模型(k-epsilon),设置以下参数。
kinetic energy 湍流动能dissiptation rate 耗散率:湍流能量通过分子粘滞作用转换为热能的速率。
白天对流典型值为0.01到0.001,夜间则为0.0001到0.0000015.2 出口设置出口示意图如下:选择出口对象,然后将其BC Type设置为Outlet。
同时由于为出口设置,其出口速度以及湍流参数都对本算例计算结果无影响,所以都设置为0,具体设置如下图所示。
5.3 边界设置边界为3号域最外延除去入口和出口的部分,如下图红色部分所示:选择边界,然后将BC Type设置为 Wall,由于靠近边界处的流体可忽略不计,所以不进行相应的参数设置。
其设置都保持默认。
5.4 桥实体设置设置为General,BC Type 设置为Interface。
5.4.1 Flow和Turb设置5.4.2 Stress设置在Sub Type中选择Load,将Applied Pressure选中,同时选中Implicit Pressure 和 Implicit Shear Stress,如上图所示。
5.5 Interface设置Interface是指2号域和3号域之间的接触面,如图所示为红色立方六面体表面。
由于其为两种大小网格的过渡面,不是实际的计算边界,所以不需要做任何设置。
只需将其选中,将其BC Type设置为Interface。
5.6 桥梁固定部分的设置根据本算例实际情况,桥梁中有几个部分为固定点,即在风场中其形变、位移、挠度等都不会随着风流体的加载作用而改变,所以需要对这部分进行特殊设置。
选中固定部分,将其BC Type选择为Interface。
其Flow和Turb部分设置原理和操作与桥实体设置相同:Stress设置如下图所示,Sub Type选择Prescribed Displacement,根据本算例要求,需要固定三个维度上位移,所以将Fixed X-Displacement 、Fixed Y-Displacement 、Fixed Z-Displacement选中,同时用户可根据实际情况设置特殊大小的位移,填入Delta X Y Z中的数值中。