匝道声屏障工程平均风压系数数值风洞模拟.pdf

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1、第38卷第6期四川建筑科学研究2012年12月SichuanBuildingScience5l匝道声屏障工程平均风压系数数值风洞模拟沈继华，何艳丽，陈务军(上海交通大学空间结构研究中心，上海200030)摘要：基于FLUENT计算流体动力学数值模拟平台，采用雷诺平均法对匝道声屏障工程的复杂形体结构进行了数值模拟，计算区域的划分采用具有良好适应性的非结构网格，计算得到其表面的风压分布，并分析了结构多风向角下的结构风载体型系数。同时，探讨了屏障内表面风压对整个结构的影响，计算过程采用有限体积法对控制微分方程进行离散，并用SIMP

2、LE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。关键词：复杂形体结构；数值风洞；雷诺平均法；平均风压系数中图分类号：O351．2文献标识码：A文章编号：1008—1933(2012)06—051—04Numericalwindtunnelsimulation0fmeanwindpressurecoefficient0nrampsoundbarrierSHENJihua，HEYanli，CHENWujun(ResearchCenterofSpatialStructures，Shangh~JiaotongUniversity，Sha

3、nghai200030，China)Abstract：BasedontheFLUENTcomputationalfluiddynamicssimulationplatform，thecomplicatedstructureoftherampsoundbarrierwassimulatedbytheReynolds—averagedapproach，anddividingthecalculateregionwiththegoodadaptiveunstructuredd，thewindpressuredistributiono

4、fbarrierunderactionofmultianglewindloadwassimulated，andtheshapecoefficientsofwindloadwereobtained．Andinvestigatedtheinfluenceoftheinnersurface’Swindpressureonthewholestructure．usedthefinitevolumemethodtodiscretizediferentialequations，andachievednonlinearequationsit

5、erativelywithSIMPLEpressurecorrectionalgorithminthecalculation．Keywords：abnormitystructure；numericalwindtunnel；Reynolds—averagedapproach；meanwindpressurecoeficient1工程概况2理论求解方法该声屏障工程为不规则的弧形结构，两端为开本文涉及的近地面风可假设为低速、不可压缩、口形式，由两条匝道和主车道在中间段汇拢，在这段粘性的牛顿流体。对于良态风，不需考虑热交换，可交汇处

6、覆盖以工字钢为主体受力部件，配以有机材以认为流体的动力学黏度为常数，在连续介质假设下，流体运动服从Navier．Stokes方程J：料构成的单层网架结构，在二车道中间另有柱子支撑。结构全长644In，最宽处为35．8Ill，最高处离地f-IJ⋯面约311TI，两旁匝道长约2291TI，匝道高差约22．51Ot+v)：厂一p+¨P‘PIn，结构模型如图1所示。式中——流体速度；——单位质量流体受到的体积力；P——流体密度；P——流体的压力；——拉普拉斯算子。图1结构模型当流体的特征雷诺数逐渐增大时，流体就会变Fig．1Thes

7、ketchofthestructure成湍流，由于建筑物所处的大气雷诺数通常比较大，且研究的风速也较大，所研究的空气流体可以被认为呈湍流状态，为使计算保证足够精度又不耗费过收稿日期：2011-07-07多时间和资源，工程上有不同的湍流模型剖对作者简介：沈继华(1985一)，男，江苏苏州人，在读硕士，研究方向结构风振响应下的流固耦合效应。Navier—Stokes方程进行求解，它们各有特点。E—mail：jhjiaoda2008@126．con本文在此采用基于湍动能和湍流动能耗散率52四川建筑科学研究第38卷的k一8湍流双方程

8、模型，它是一个半经验公式，相对比较合理，可以很好的模拟一般的湍流。其控制方程有：质量守恒方程(连续性方程)堕：0f2)ai‘动量守恒方程(雷诺时均方程)塑=一亚+盟+立(一／一~Ja、i／Lj)(一3)xjpaxip02xOxji湍流动能方程图3结构表面网格划分嘲：眠f＼Ox1一Ps(4)