祝志文，袁涛，陈魏

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082)



扁平箱梁气动特性CFD模拟的维数对比研究

祝志文，袁涛，陈魏

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082)

基于三维非定常雷诺时均Navier-Stokes (RANS)方程和SST k-ω湍流模型，数值模拟雷诺数为1.06×105时扁平箱梁气动特性在不同主梁展向长度、不同展向网格分辨率下的气动特性，确定三维CFD模拟合理的主梁展向参数，获得主梁气动力系数和漩涡脱落St数随来流攻角的变化。对相同箱梁开展了不同攻角下二维RANS计算，并将二维和三维主梁的整体气动特性、表面压力分布进行对比。研究结果表明：三维RANS获得的主梁气动特性结果与计算域展向网格分辨率和主梁长度均无关；二维和三维模拟结果非常一致，均能获得箱梁气动力系数平均值的合理估计，因而工程计算可采用二维模拟。开展的节段模型风洞试验表明二维和三维模拟得到的漩涡脱落St数是合理的，典型攻角下扁平箱梁裸梁具有单一St数，且均明显大于成桥状态。

扁平箱梁；气动特性； RANS；二维和三维模拟

湍流是一种极其复杂的流动形式。为获得对湍流流动的描述，雷诺在1886年就提出了用时间平均值的概念来研究湍流流动。他认为湍流中的所有物理量虽然都随时间和空间变化，但任意瞬时的运动仍然符合连续介质流动的特征，流场中任一空间点也应适用流体运动的基本方程。且由于各个物理量都具有某种统计学特征，所以控制方程中任一瞬时的物理量都可用其平均量和脉动量之和来代替，因而可对整个Navier-Stokes方程进行时间平均运算。……