桥梁断面静风荷载的格子Boltzmann方法数值计算  被引量:4

Numerical assessment of static wind loads on bridge deck section based on lattice Boltzmann method

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作  者:刘天成[1,2] 葛耀君[1] 曹丰产[1] 

机构地区:[1]同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092 [2]中交公路规划设计院有限公司,北京100010

出  处:《空气动力学学报》2009年第1期17-24,共8页Acta Aerodynamica Sinica

基  金:国家自然科学基金重点项目(50538050);交通部西部交通建设科技项目(200631849426);国家863高技术研究发展计划资助项目(2006AA11Z108,2007AA11Z101)

摘  要:通过引入反映湍流涡粘性的湍流松弛,得到了模拟高雷诺数湍流的BGK方程。在速度相空间、物理空间和时间上对BGK方程进行离散得到了三维十九速离散速度模型;结合分区计算技术,设计了格子Boltzmann并行算法;根据亚格子Smagorinsky模型,提出了直接从粒子分布函数计算湍流松弛时间的方法。用开发的并行计算程序对分体双箱截面和闭口箱梁截面的静风荷载进行了数值识别,得到的静力三分力系数和流场压力分布与风洞试验结果及CFD宏观方法计算结果吻合,并从表面压力分布入手分析了两种桥梁截面的绕流特点。The BGK equation is derived to simulate turbulence flow at high Reynolds number with the turbulence relaxation time represented the turbulence vicious, and it is discretized to three-dimension nineteen velocities model with discrete velocity, space step and time step. The lattice Boltzmann parallel arithmetic is designed combining with field partitioning technique. Otherwise, the turbulence relaxation time is computed directly from particle distribution function according to subgrid Smagorinsky model. The static wind loads on twin-box section and closed-box section are identified by present method. The static three-component forces and distribution of pressure agree well with that of wind tunnel experiments and other macro- scopical CFD method. Finally, the flows around these bridge deck sections are researched from the point of distribution of surface pressure.

关 键 词:BGK方程 亚格子湍流模型 湍流松弛时间 桥梁断面 静风荷载 

分 类 号:U441.2[建筑科学—桥梁与隧道工程] V211.3[交通运输工程—道路与铁道工程]

 

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