流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)物計(jì)算理論與應(yīng)用研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，全球氣候條件越來(lái)越惡劣，厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致海平面持續(xù)上升。沿海地區(qū)橋梁處于極其復(fù)雜的外界自然環(huán)境，包括風(fēng)、潮汐、波浪、洋流等。在颶風(fēng)這類極端天氣狀況下，尤其對(duì)于中小跨度橋梁，由于其橋下凈空高度較低，風(fēng)暴潮和波浪聯(lián)合作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，損失慘重。其原因主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)流體荷載及效應(yīng)認(rèn)識(shí)不夠成熟，考慮不夠充分，因此，水流與結(jié)構(gòu)物之間的耦合問(wèn)題已成為學(xué)術(shù)界的熱門課題。
　　 本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，“近海岸橋梁在極端波

2、浪荷載作用下毀壞形式和機(jī)理研究”，致力于液態(tài)流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)物定位算法的開(kāi)發(fā)以及橋梁上部結(jié)構(gòu)在波浪作用下的數(shù)值模擬計(jì)算。論文采用基于固定笛卡爾網(wǎng)格系統(tǒng)的流固耦合數(shù)值模型，提出了適用于平面內(nèi)任意運(yùn)動(dòng)形式的動(dòng)力結(jié)構(gòu)的固體邊界定位方法，并結(jié)合改進(jìn)的局部相對(duì)速度法實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算。用有限差分格式和笛卡爾網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)計(jì)算域的空間離散，流場(chǎng)控制方程采用雷諾方程，并用二步映射法求解。至于邊界單元的處理，用流體體積法確定自由表面，部分單元法確定固體