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多车道宽幅悬浮隧道管体基于CFD的绕流特性与缩尺效应
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作者 陈志威 刘宏专 易壮鹏 《应用力学学报》 北大核心 2025年第1期223-235,共13页
为满足通行的需求悬浮隧道管体宜设计成大尺度的多车道宽幅截面,洋流是施工及运营阶段所面临的主要环境荷载。洋流作用下宽幅截面的绕流特性,以及缩尺试验或数值模拟时的尺寸效应值得重点关注。以椭圆形、圆端形、八边形3种按双向八车... 为满足通行的需求悬浮隧道管体宜设计成大尺度的多车道宽幅截面,洋流是施工及运营阶段所面临的主要环境荷载。洋流作用下宽幅截面的绕流特性,以及缩尺试验或数值模拟时的尺寸效应值得重点关注。以椭圆形、圆端形、八边形3种按双向八车道设计的宽幅截面为对象,并以圆形截面为对照,用CFD软件fluent建立了非定常流下的二维数值模型。研究了不同形状及不同缩尺比的宽幅截面在均匀流下的复杂绕流特性,建立了各类截面升力系数幅值、阻力系数均值和力矩系数幅值与流速的关系图,获取了不同缩尺比下三分力系数的时程曲线,并在此基础上给出了稳定周期内的涡量云图。结果表明:当流速增大时,宽幅截面三分力系数变化不大,圆形截面阻力系数、升力系数则明显减小;3种宽幅截面中,八边形升力系数、阻力系数和力矩系数均最大,脱涡频率最小,椭圆形则与之相反;各类宽幅截面不同缩尺比之间的三分力系数存在不同程度的差异,需考虑尺寸效应带来的影响;尾涡脱落对结构所受三分力有一定影响,阻力系数与涡量云图中尾涡强度、分离点有关。 展开更多
关键词 悬浮隧道 多车道宽幅截面 绕流特性 三分力系数 缩尺效应 CFD数值模拟
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基于CFD的多车道宽幅悬浮隧道管体涡激振动特性研究
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作者 易壮鹏 王申奥 +1 位作者 唐新超 陈志威 《现代隧道技术》 北大核心 2025年第1期92-102,113,共12页
为研究悬浮隧道适宜于安全通行的多车道宽幅截面在水环境中的涡激振动特性,采用CFD软件Fluent建立宽幅截面的单自由度(1-DOF)与双自由度(2-DOF)涡激振动数值模型,探讨椭圆形、圆端形、八边形3类宽幅截面的横向振幅、升力系数幅值、阻力... 为研究悬浮隧道适宜于安全通行的多车道宽幅截面在水环境中的涡激振动特性,采用CFD软件Fluent建立宽幅截面的单自由度(1-DOF)与双自由度(2-DOF)涡激振动数值模型,探讨椭圆形、圆端形、八边形3类宽幅截面的横向振幅、升力系数幅值、阻力系数均值随洋流约化速度变化的分布规律。以圆端形截面为例,分析不同约化速度下结构涡激振动的时程曲线与尾涡脱落模式,以及质量比、阻尼比与宽幅截面涡振特性的对应关系。结果表明:3类宽幅截面横向振幅、升力系数幅值与阻力系数均值变化规律相似,圆端形截面涡振效应最为显著。涡振锁定区间内截面横向位移及升/阻力系数均达到极值,尾涡为2P脱落模式,锁定区间外的均很小,尾涡为2S脱落模式。质量比、阻尼比较小时涡激效应十分显著,当质量比处于某些特定范围时将观测到“拍”振现象。基于2-DOF模型的数值模拟结果稍大于基于1-DOF模型的结果,且尾涡脱落呈现“8”字形与椭圆形轨迹叠加等复杂多变的模式。 展开更多
关键词 悬浮隧道 多车道宽幅截面 涡激振动 尾涡脱落 CFD数值模拟
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