试论基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究的论文.doc

试论基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究的论文.doc试论基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究的论文摘要:分析了标准 kε模型和 sst(shear stress transports) kω模型的模型特征和相关使用要求,并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数. 研究结果表明,基于合理的计算域和网格划分,这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分颤振导数,但个别颤振导数识别上存在趋势性的差别, sstkω模型在识别桥梁颤振导数上优越于标准 kε模型. 本文研究为合理选择湍流模型进行颤振导数识别提供了参考. 关键词:颤振;标准 kε模型; sstkω模型;大跨度桥梁; cfd 中图分类号: 文献标识码: a parative study of todels based on the identification of flutter derivatives of bridges zhu zhi ents of both the standard kε turbulence model and the sstkε turbulence modelodels ain and grids arrangement, these models can identify most flutter derivatives of bridge decks ent. the difference betodel is superior to the standard kε model on floore suitable to be employed to identify flutter derivatives of bridges. key odel; sst kε model; long span bridges;cfd 风洞试验是研究大跨度桥梁颤振稳定性的主要手段. 风洞试验简单直观,但风洞试验涉及模型制作、复杂的仪器设备,并且其试验周期长,费用高,紊流风场的有效模拟比较困难. 随着计算机技术的快速发展,采用数值计算的方法来识别颤振导数成为可能, larse n 的离散涡法[ 1 ], zhu 等开发的有限体积法[ 2 ],曹丰产等开发的有限元方法[ 3 ],都取得了重要的成果. 其中部分方法还是在均匀流场中开展的,并没有实现对湍流的模拟,虽然计算工作量减小,但网格等可能并没有达到要求. 大型 cfd 商业软件 fluent 和 cfx 等以其通用性和便利的后处理功能受到数值风洞研究者的肯定,同时提供了多种湍流模型,因此它们在结构风工程领域的研究中越来越受到重视. 标准 kε湍流模型是由 launder 和 spalding [4 ]于 197 2 年首先提出的,该湍流模型属于高 re 数模型,在近壁区并不直接求解,而是通过壁面函数将近壁区的变量与湍流核心区变量联系起来求解,因此存在固有近边界模拟的缺陷,同时在此模型中假设湍流黏性系数μ t 是相同的,而在流线弯曲和应变率大的情况下,湍流是各向异性的,因此,此模型用于强旋流、弯曲壁面流动或弯曲流线流动时,会产生一定的失真[ 5] .menter 在 1993 年对=12 ρu 2(2b 2)ka * 1u+ka * 2bu+ k 2a*3α+k 2a* 4hb . (2b) 式中:h(t), α(t) 分别为竖弯与扭转位移; κ=ω