矿石堆场抑尘网对不同风速折减效果的数值分析

针对开放性矿石堆场在外力作用下极易造成颗粒扬尘污染的问题,对防风抑尘网在不同来流下的风速折减效果进行研究。应用Fluent提供的RNG k-ε模型对抑尘网后的流场进行数值模拟,结合实测数据建立三维模型,计算不同来流条件下料堆表面速度的分布情况。模拟结果表明:1)气流经过抑尘网孔隙梳理后,在抑尘网后存在明显的旋涡回流区,进而改变料堆表面空气流动结构,有效降低料堆表面速度。2)速度综合折减率为23.52%。不同方向来流的情况下,旋涡回流区覆盖堆场的面积不同。速度综合折减率具有显著差异性,差异幅度为7.69%~50.87%,北西北、北东北来流衰减作用尤为显著。

施工安全防护立网风速折减效应风洞试验技术研究

通过采用STU-1风洞实验室低速试验段,对6种不同类型的安全防护立网:金属板面均匀布置大小一样的圆孔(A型);金属板面中间部分布置圆孔上下两部分布置楔形矩形孔(B型);金属板面两个方向交叉排列楔形矩形孔(C型);金属板面均匀单向排列楔形矩形孔(D型);金属板面以单元的形式均匀排列每25个圆孔组成的单元(E型);密目式安全网(F型);在5 m/s、12 m/s、15 m/s三种不同风速下进行风速折减测试研究。结果显示:金属材质安全防护立网刚性孔对风的流体压缩和分割效果更好,湍动能耗散更快,风速的折减效果远优于目前施工常用的聚乙烯料制作而成的密目式安全网;金属材质的安全防护立网圆孔型耗散来流动能的效果优于楔形矩形孔型,均匀布置大小一样的圆孔型优于以一定数量圆孔为单元均匀排列型;这6种类型安全防护立网风速折减系数大小依次为A型<E型<B型<D型<C型<F型。

不同厚宽比矩形截面柱体涡激振动的数值研究

厚宽比的变化将导致矩形截面柱体周边流场的变化,进而影响结构气动性能及其涡激振动响应。基于Fluent软件平台,以雷诺数22 000的二维矩形截面柱体为对象,结合重叠网格技术与四阶龙格-库塔法,研究了厚宽比对其涡激振动的影响,从流场角度进行了影响机理分析。首先,选择厚宽比D/B=0.25的矩形截面,将计算结果与相关文献试验与模拟对比,验证了模拟方法及参数设置的有效性;然后,从气动力系数统计值及自谱、流向与横风向振幅变化以及相位转变等角度,对比分析了厚宽比对结构涡激振动响应的影响;最后,从瞬态流场的角度,分析了不同折减风速对柱体尾涡脱落的影响。结果表明,在柱体截面面积不变时,较小厚宽比柱体的涡振响应极为微弱,气动性能也明显低于大厚宽比柱体,大厚宽比柱体的气动性能及涡振响应高于标准方柱,振幅也会在较低折减风速下发生突变,但会在较高折减风速下达到振幅峰值。比起圆柱等结构,分离角固定的矩形柱体的尾涡脱落模式对折减风速的变化并不敏感,这一特征在大厚宽比方柱上表现更为明显。

平潭海峡公铁两用大桥行车安全防风控制及风屏障设计

介绍了平潭海峡公铁两用大桥采用的拉索加强型抑风风屏障结构特点,推导了风屏障风速折减系数与行车防风控制目标的关系,并进行全尺1∶1模型风洞试验。结果表明:风屏障风速折减系数为0.31;安装风屏障后,6~9级大风天气铁路列车仍可以正常运行,桥面等效风速可以降低2~3个风速等级,不仅保证了强风环境下列车行车安全,而且保障了交通运营需求,是非常有效的防风措施。

基于对流换热系数修正的钢箱梁温度场研究

为了研究对流换热边界条件对钢箱梁温度场分布的影响,提出了一种基于对流换热系数修正的钢箱梁温度场数值模拟方法。首先,基于商用软件Fluent计算了钢箱梁截面附近的风速分布,其次,以Fluent计算得到的钢箱梁截面各表面风速修正对流换热系数,并基于ANSYS有限元软件进一步对比研究了不同工况下钢箱梁温度场的分布特征。钢箱梁表面风场计算结果表明:与入口风速相比,钢箱梁截面各表面的风速呈现出不同程度的降低,其中背风侧风嘴上板表面风速降低95.5%,底板表面风速降低17.7%。钢箱梁温度场计算结果表明:与不考虑对流系数修正的钢箱梁温度场相比,考虑对流系数修正后,钢箱梁的横、竖向正温差明显增大,在计入桥面附属设施的影响后钢箱梁横截面的竖向正温差会进一步加剧。桥面铺装对钢箱梁横截面的竖向温差几乎没有影响,仅将最大温差出现的时间延后1 h。此外,由于横隔板的导热性较好,横隔板的存在会明显减小钢箱梁截面的日温差。因此,在钢箱梁温度场计算中,钢箱梁表面风场、桥面附属设施以及横隔板对钢箱梁温度场的影响不能忽略。

叶片式导风屏障挡风性能优化研究

本文以某钢桁梁斜拉桥为原型,采用数值模拟方法研究一种叶片式导风屏障对横风环境下列车周围流场、列车气动性能、桥梁气动性能的影响。结果表明:(1)叶片式导风屏障改变了桥梁内部的风场环境,减小了列车周围风速,风速最少减小20%;(2)高度为3 m时,列车周围的风速最低,列车三分力系数最优;(3)透风率为20%~25%时,列车周围风场受回流影响小,列车三分力系数中仅升力系数增大;(4)导风角为20°时,列车、桥梁三分力系数最小,且叶片式导风屏障自身承受的风荷载最小。综合考虑行车安全和建造成本,叶片式导风屏障的最佳高度为3 m,最佳透风率为20%~25%,最佳导风角为20°。

不同台风下高层建筑气动阻尼比综合对比分析

基于浙江温州市区某方形高层建筑在不同台风下原型实测数据,应用单输入多输出的ERA-NExT理论方法,对影响气动阻尼比的诸多因素进行综合对比分析研究。结果表明:随着平均风速的增加,速度、加速度均方根也沿着幂函数增加;在小折减风速范围内(小于1. 0),气动阻尼比与折减风速、加速度(速度)均方根与幅值比值的关系也不是纯粹单调的,而是分区间增减变化,虽然四个台风的区间范围稍有不同,但变化规律却比较相似,而且其曲线数值大小的排列与风向角大小具相关性; X,Y向气动阻尼比与结构加速度功率谱幅值的关系具有相似规律。

曲线风障对桥面风环境影响的数值模拟

以象山港大桥风障性能研究为背景,采用二维RNG k-ε湍流模型对不同透风率不同风攻角下曲线风障的减风效果进行了数值模拟。通过数值模拟表明:RNG k-ε湍流模型能成功地模拟设置了曲线风障的桥梁断面非定常绕流问题;桥梁风障减风效果与透风率大小、来流风攻角以及风障高度有密切关系。此外分析车道中心线处风剖面和风速折减系数变化曲线知道:风障减风效果大小随着风攻角由负变为正成线性下降趋势并且下游车道受风攻角的影响更为显著;但是风障减风效果并非随着透风率的增大呈线性变化趋势,而是在某一透风率范围内,风障减风效果趋于稳定,通过这一现象可以确定最优风障透风率大小。