复杂地形桥位风场实测与cfd数值模拟

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1、学校代号10532学号S12011139分类号U441+.3密级公开硕士学位论文复杂地形桥位风场实测与CFD数值模拟学位申请人姓名薛亚飞培养单位土木工程学院导师姓名及职称刘志文副教授学科专业土木工程研究方向大跨度桥梁关键技术研究论文提交日期2015年5月31日学校代号：10532学号：S12011139密级：公开湖南大学硕士学位论文复杂地形桥位风场实测与CFD数值模拟学位申请人姓名：薛亚飞导师姓名及职称：刘志文副教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2015年05月31日论文答辩日期：2015年06月03日答辩委员会主席：陈政清教授FieldMeasu

2、rementandCFDNumericalSimulationofWindoverBridgeSitewithComplexTerrainbyXUEYafeiB.E.(NorthwestUniversityforNationalities)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfe

3、ssorLIUZhiwenMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。取得的研究成果除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：毛京曰期：Ｈ辟＾月君曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，同意、使用学位论文的规定学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本

4、人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书。２．不保密囚。＂＂Ｖ（请在ｙ＊上相应方框内打）吏＾＂＾＾灰＾；作者签名：少曰期年月曰０导师签名：；＾日期：知作年＾月日＾＾＾＾（《复杂地形桥位风场实测与CFD数值模拟摘要桥位风特性参数确定是大跨度桥梁抗风设计中十分重要的问题之一，对合理确定大桥设计风荷载和评估大桥抗风性能具有至关重要的影响。复杂地形桥位由于地形差别较大，其桥位风特性参数变化较为复杂，近年来复杂地形

5、桥位风特性的研究逐渐成为桥梁工程研究领域的热点问题之一。本文以拟建的山西临猗黄河大桥工程为依托，分别采用现场实测与计算流体动力学方法（ComputationalFluidDynamics,CFD）进行研究。论文主要研究工作如下：1.在综述国内外复杂地形桥位风场实测与CFD数值模拟研究现状的基础上，以拟建的山西临猗黄河大桥为依托，制定了本文的研究内容与技术路线。2.简要介绍了山西临猗黄河大桥工程，详细介绍了复杂地形桥位风实测方案，如风观测塔、风速仪、数据采集、传输系统等，并对风速仪精度检验和风观测系统的运行情况做了简要介绍。3.简要介绍了桥位风实测数据的处理方法，在此基础上

6、基于MATLAB编写了桥位实测数据处理程序。分别对观测期内的平均风速和脉动风速进行了处理，得到了相应的风特性参数，平均风特性包括：风速、风向以及风剖面；脉动风特性包括：湍流度、阵风因子、湍流积分尺度以及脉动风功率谱密度等。观测期间风观测塔80m高度处极大风速为23.1m/s，最大风速为18.3m/s；主导风向为北风偏东；风剖面指数为0.1670，与B类地表向接近；实测脉动风谱与规范给出的风谱吻合较好。4.在简要介绍CFD的基础上，首先进行了单峰山丘风场数值模拟，即分别采用RNGk和SSTk湍流模型对单峰山丘风场进行了数值模拟；然后针对拟建的临猗黄河大桥桥位地形

7、进行风场数值模拟，分别比较了近地层网格厚度、网格分辨率对模拟结果的影响。最后，对该桥位地形分别进行了四个工况的风场CFD数值模拟，得到了相应工况的风速分布规律。关键词：复杂地形；风场实测；计算流体动力学；数值模拟；平均风特性；脉动风特性II硕士学位论文AbstractThedeterminationofwindcharacteristicsofbridgesiteisoneofimportantproblemsinthewind-resistantdesignoflargespanbridge,ithascriticaleff