风浪场的数值模拟及风场参数研究

本文以计算流体力学、大气层边界风特性以及海洋工程波浪理论为基础,从宏观上对风浪要素之间的关系进行了说明,并在此基础上运用ANSYSCFD软件对风浪场进行了数值模拟。结果表明:风浪发展稳定后,随着时间的变化,水平风速、竖向风速和风攻角均呈现出与波浪周期相近的周期性振动变化趋势;水平风速、竖向风速和风攻角的极差和标准差均随着高度的增加而呈现减小趋势,说明越远离波面,风场中各参数受波浪的影响越小。     

大跨度跨海铁路连续刚构桥波浪荷载动力响应研究北大核心

运用Reynolds平均法对一座大跨度跨海连续刚构桥的波浪场进行数值模拟,建立波浪-连续刚构桥空间振动的有限单元分析模型,计算波高分别为2、3、4、5、6、8 m时的波浪荷载以及波高为2.4 m时不同周期的波浪荷载作用在桥梁上的动力响应。结果表明:跨中横向位移和墩顶横向位移均随波高的增大而增大,但波高增大到一定值时,跨中横向位移和墩顶横向位移的增幅会减小;跨中横向加速度随波高的增大而增大,但波高增大到一定值时跨中横向加速度的增幅不明显;当波浪周期增加到一定值时桥梁各位置的位移响应增幅也会减小,应综合考虑波浪周期和波高的影响,不能只考虑其中一个因素;波浪荷载对大跨度跨海连续刚构桥横向振动响应的影响较大。     

风浪荷载共同作用下大跨度刚构桥动力响应规律研究

风浪作用在结构上会对结构产生动力作用,从而影响到结构的内力及响应。为研究风浪作用下大跨度连续刚构桥的动力响应规律,利用通用有限元软件ANSYS建立了刚构桥的有限元模型,并以经典理论为基础,在风浪耦合关系的基础上建立了风场和波浪场的数值模型,此数值模型在抖振力响应的基础上考虑了波浪对风场的影响。对大跨度刚构桥在风浪荷载共同作用下的动力响应结果进行了分析。研究结果发现:对比风荷载、波浪荷载单独作用及风浪荷载共同作用下桥梁不同位置的横向位移响应结果,墩顶位移相对增幅要大于跨中位移相对增幅,波浪荷载作用对桥梁横向位移响应的影响从桥墩到跨中依次减小;对比风荷载、波浪荷载及风浪荷载共同作用下桥梁墩底剪力及墩底弯矩响应结果,波浪荷载作用对墩底横向剪力、墩底纵向剪力、墩底绕横桥向弯矩和绕纵桥向弯矩均有明显影响,波浪荷载作用对墩底剪力的影响很大,对墩底弯矩的影响较大;风浪荷载共同作用并不是风荷载、波浪荷载单独作用下响应的简单叠加,波浪形成时会对风场产生影响,除了随机湍流风速以外,波浪会引起与波浪同步的上方气流速度变化,在风浪场中的风速模拟时,需要考虑波浪对上部气流的影响,因此对横向位移响应影响较大的主要作用为风荷载作用,但并不意味着可以忽略波浪荷载的作用。