桥梁断面三分力系数的数值风洞研究
第十讲 风洞试验技术
1.2 试验模型
z(1) 精确的结构物模型 z(2) 简化的周边环境模型 z(3) 概略的上游地表模型
1.3 风洞试验分类
风环境风洞试验 风洞试验 建筑结构风洞试验
桥梁结构风洞试验
1.3 风洞试验分类(续)
风环境
地面或行人风环境(Pedestrian level) 建筑物周边风环境 (Topography model) 环境空气动力学试验(Environmental aerodynamics)
U
动力：CW (dTw / dt ) = W − H
τ = CW /[(∂H / ∂Tw ) − (∂W / ∂Tw )]
图2. 热线风速仪
2.4 平均风速指标
z(1) 不同高度平均风速 z(2) 风剖面指数α z(3) 梯度风高度
2.5 脉动风速指标
z(1) 紊流强度： I = σ u , I = σ v , I = σ w
P static
Pt
=
Ps
+ Pd
=
P0
+
1 2
ρaU 2
P total
Pd
=
Pt
− Ps
=
1 2
ρaU 2
=
ρ w gΔh
U=
P dyn
2g
ρw ρa
Δh
ρ w
图1. 皮托管测压
2.3 试验设备
z(2) 热线风速仪——脉动风速
静力：W = H
( ) W = I 2Rw, H = A1 + B1 U (Tw − Te )
H
¾ 4. 表面测压试验
4.1 模型要求 z(1) 刚性——外型无变形 z(2) 不漏气——压力为常数 z(3) 外形相似
基于数值风洞的桥梁断面三分力系数模拟
收稿 日期： ２ ０ １ ３ － １ ０ — １ １
作 者简 介： 李 楠（ １ ９ ８ １ － ） ， 男， 河南南阳人， 博士， 讲 师， 主要从事桥 梁设计理论方面的研 究．
１ ２
洛 阳理工学院学报（ 自然科学版）
第２ ４ 卷
２ 桥梁 断面静力三分力系数
风 荷 载产 生 的根 本原 因是 桥 梁断 面 的存在 改变 了流场 的 分布 与特 性 。在其 他条 件相 同 的情 况 下 ，形 状 相似 的两 个截 面 的静力 风荷 载应 当与其 特征 尺寸 成 比例 ， 因此 引入 无 量纲 的静 力三 分 力系 数来 描述 具 有 相 同截 面 的静 力风 荷载 的共 同特 征 。通 过三 分力 系数 可 以得 到作用 在桥 梁上 的升力 、 阻力和 扭矩 ， 分 析 其在静 风荷 载下 的响应 。体轴 坐标系 下的 阻力系数 、升力 系数和 扭矩系 数Ｉ ｌ 可定义 为 ：
Ｏ＂ ＯＸ
Ｅ
／
其 中： （ ｌ 和 ！ 均 为常 数 ； ｏ 女 和 分别 为 关 于 ｋ － ｏ － 和 的 湍 流 Ｐ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｌ 数。 本 文 采用 这 一模 型来 模拟 风场 ，数 值 计算在 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 中实现 ，计 算 结果 分析 在Ａｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 后处 理
第２ ４ 卷 第１ 期 ２ ０ １ ４ 年３ 月
洛阳理工学院学报（ 自然科学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｂ ｎ ０ １ ０ ｇ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
桥梁闭口箱梁三分力数值识别中的湍流模型比选
程度上影响了数值模拟的正确性和可靠性 。 同时。 数值 模拟还受到计算机硬件设备的限制 。使用普通的计算
机无法 对湍 流进行 直接数 值模 拟 。 因此 。 数值 模拟 中 在
在 进行 闭 口箱 梁 桥 梁断 面 三 分力 数 值 模拟 以前 ， 首 先应 对湍流 和 湍流模 拟模 型有 足够 的认识 。湍 流 出
合理的湍流模型。 关键词 ： 桥梁 闭口箱梁 ； 湍流模型 ； 三分力系数 ； 压力等值线
Ｏ 引盲
方 程求 解得 到计算 区域 内各 节点 的速 度和 压力 。断面
目前 ， 很多 大跨 径桥梁 常常 由风荷 载控 制设计 ． 其 上各 点 的压强 及摩 擦力 的合 力 即为断 面 的阻力 、升力
一
ｂ ）标准ｋ 模型 －￡
Ｃ Ｒ －￡ ） ＮＧ ｋ 模型
㈨ 哪 删 删 蛸
Ｉ 一
…
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’ 蚺ｐ＿ ＿ ｄｎ ｉ ． ． ｃｌ ｌ＋ ｔ ｄ ｄ ８ Ｆ ｃｏ ｓ 一 Ｒ ａｍｂｅ Ｓ ａ ｗ Ｗ ｌ ｒ ｔ ｎ ｉ ａ ｌａ ｉ ’ ｍ ．ｌ ｂ＇Ｎ ｍ ｑ ｉ ｄ ｎ ａ Ⅱ ｃ ｃ ｉ ｌ ａ Ｅ ｕｉ ｍ Ｗ ｌ Ｒ ａｍ ｔ ＋ ｌ ｂ ｌ ｌｊ ｃ∞
性 也不 可忽视 。 使用数 值模 拟方 法 。 须要 有 比较准确 必
的数学模 型 。 而 。 然 不少 问题难 以用 准确 的数学 模型来
远处来流风速 ； 日 分别表示节段模型长度、高度 、 和日
和宽度【 】 。 ２ 湍流 模拟 模型
描述 。 常 只能采用 经验或 半经验 的 数学模 型 ． 通 在一定
解决手段主要依赖于物理风洞试验 ，但实验研究一般 和升力矩， 将三分力无量纲化就得到三分力系数。 具有周期长 、 费用高、 测试设备复杂和流动可视化困难
桥梁抗风与风洞试验浅析
桥梁抗风与风洞试验浅析作者：崔会芳侯娜曹娟丽高斐来源：《科技探索》2013年第11期摘要：随着现代大跨桥梁跨径记录不断被刷新，结构随之趋于轻柔，阻尼减小，风荷载成为很多桥梁设计的控制性因素，所以对于桥梁的抗风研究显得十分必要。
本文将探讨介绍风对桥梁的作用、桥梁抗风的研究方法及目前作为桥梁抗风最普遍的研究方法的风洞实验。
关键词：桥梁抗风风洞试验引言现代桥梁在跨度、材料、桥型、结构设计、施工方法等方面都发生了重大进步。
进入21世纪以后，科技的进步、新材料的开发和应用等使得桥梁向着长大化，轻柔化发展，使其在风作用下的非线性特性更加突出，从而提出了桥梁抗风研究的精细化问题。
1风对桥梁的作用（1）静风荷载平均风产生的静力荷载称作静风荷载。
静风荷载对大跨径桥梁的作用一般简化为风对结构的阻力、升力和升力矩的三分力的共同作用。
风对桥梁的作用包括顺风向的阻力FD（t）、竖向升力FL（t）和因升力形成的升力矩FM（t）。
以前人们普遍认为大跨桥梁的空气动力临界风速一般都低于空气静风失稳风速，所以自从开始研究桥梁空气动力学以来，大跨桥梁抗风研究主要集中于结构动力失稳的问题上。
直至1967年日本东京大学的Hirai教授在悬索桥的全桥模型风洞试验中观察到了空气静力扭转发散现象，空气静力稳定性问题才逐渐提上议程。
（2）风致振动对于大跨度桥梁而言，当断面形式接近于流线型时，由于结构刚度小，使得结构振动容易被激发，风作用对于结构表现出的不仅仅是静力特性，还有动力特性，称为动风荷载。
风的这种动力作用引起桥梁结构的振动，振动起来的桥梁又反回来影响风的流动，改变风对结构的作用，从而形成了风与桥梁的相互作用机制。
风对结构的作用受结构振动的影响较小时，风荷载形成一种强迫力，致结构发生有限振幅的强迫振动，包括涡振及抖振；当风对结构的作用力受到结构的振动影响较大时，风荷载受到振动结构的制约，主要表现为一种自激力，可能导致桥梁结构的发散性自激振动，包括颤振和驰振。
高墩桥梁施工期风荷载数值模拟计算
/THESIS论文100责任编辑/曹晶磊 美术编辑/王德本高墩桥梁施工期风荷载数值模拟计算刘梦捷 蒋明敏（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050001）摘要：风荷载是桥梁设计与建造过程中的重要影响因素。
一直以来，桥梁风荷载的研究多以风洞试验为主，但是风洞试验周期长且费用高。
本文基于CFD理论，利用Gambit对胭脂河峡谷地形建模，模拟了桥址附近的风场环境，研究了主梁在不同风攻角下的风场分布规律，并计算了主梁断面静力三分力系数，为桥梁抗风分析做了参考。
关键词：高墩；风攻角；数值模拟；静力三分力系数 图1 体轴坐标系下三分力胭脂河大桥位于河北省阜平县胭脂河河谷上，地形的起伏容易使某个区域的风速增大，胭脂河桥址地区为峡谷地形，地形起伏，风环境复杂，风场受地形影响较大。
有必要模拟桥址地区的风场并分析。
桥梁在施工期，最大悬臂状态下的刚度最小，风对桥梁影响最大，故本文选取研究了桥梁施工期的最大悬臂状态。
运用Fluent软件计算胭脂河桥址地区的风场环境数值。
通过改变风攻角和得到胭脂河桥梁周围的风场特性，并计算胭脂河桥主梁断面静力三分力系数。
一、数值模拟（一）静力三分力系数三分力无量纲化就是三分力系数。
静力三分力分为阻力、升力和静力矩。
体轴坐标系下的三分力形式，如图1所示。
图1是以桥梁主梁截断面建立坐标系来定义风荷载三分力，但是在桥梁节段风洞试验时，是按照风的来流方向建立坐标系。
为了方便，需要将体轴下的静力三分力系数转换到风轴之下，如图2所示。
对比发现静力矩在两个坐标系下相同，将风轴坐标系下的三分力表示为升力、阻力和静力矩。
那么两个坐标系下的转换关系如式1所示，式中α为瞬时风攻角。
（1）三分力系数转换为单位长度的静力风荷载计算方法如下。
（1）体轴坐标系： （2a）（2b）（2c）（2）风轴坐标系： （3a） （3b）（3c）式中U为平均风速；D为主梁断面高；B为主梁断面宽；ρ为空气密度；C H 、C V 、C M 为体轴坐标系下对应的三分力系数；C D 、C L 、C M 为风轴坐标下对应的三分力系数。
风洞试验
《桥梁风工程》之——风洞试验技术主要内容简介第一章风洞试验的理论基础——相似性（概述、相似性基本要求、无量纲参数的来源、基本缩尺考虑）1.1 概述理论流体力学——物理实验——数值模拟（风工程研究的“三大手段”）；桥梁、建筑结构在结构设计方面，只要求结构在风荷载作用下具有足够的强度、刚度和稳定性即可，即确保桥梁结构、建筑结构的安全性、舒适性和耐久性即可；（这区别于航空器的设计——力求其周围运动空气对其的阻力最小），主要关注绕尖角的流动和分离流动，因此，称为“钝体空气动力学”。
个别建筑、桥梁已开展了实际结构的实测。
Fig.1 Research methods of Wind Engineering of Bluff Body1932年，Flachsbart O.“建筑物气动特性的模拟应当在具有与自然风相似的风洞气流中进行”。
几何缩尺——经济性和方便性由于缩尺几何引出了物理相似的一系列问题，相似性准则是风洞试验的理论基础。
应该说明的是，由于模型的几何缩尺，导致部分物理现象不能准确反映，如雷诺数效应。
因此，在实际设计模型试验时，需要进行一系列权衡，确保主要问题能模拟即可。
（科学与艺术结合！）1.2 模型相似性在分析一切物理问题，特别是需要通过实验进行研究的问题时，通常需要确定一组无量纲的控制参数。
该组无量纲参数通常是根据描述所研究物理系统的偏微分方程得到的，用一个具有对应量纲的参考值遍除所有关键变量，使之无量纲化，于是得到大量的无量纲组合参数，它们就是控制系统的物理特性的因子。
如果这些控制参数组从一种情况（原型物）到另一种情况（模型）保持不变，则自然保证了相似性。
具体风洞试验相似性无量纲参数推导见下。
假设一个物体浸在流动的流体中，在物体上某处形成的作用力F 只是下列六个参数的函数：即密度ρ、流速V 、某个特征尺寸D 、某个频率n 、流体粘性系数μ和重力加速度g 。
即ξεδγβαμρg n D V F d= (1)式中：ξεδγβα,,,,,为待定指数。
桥梁与结构抗风方向调研和规划
1. 简要发展历史z公元前300多年亚历士多德撰写的《气象》—第一次赋予风以科学含义z公元前200年雅典建成八边形风塔—同指南针八个方向相似1. 简要发展历史(续)z 15世纪末发明有效测风仪—开始风科学知识的积累z 1759年施密顿提出平均风荷载计算—首次开始定量估算平均风荷载)200( 0.2212.122年后才证实==→=D D C C V P V P ρ1. 简要发展历史(续)z1879年英国泰湾大桥(Firth of Tay)风毁—必须考虑阵风荷载泰湾大桥风毁1. 简要发展历史(续)z1889年法国埃菲尔铁塔(G. Eiffel) 建成—成功估计最大阵风荷载作用)100( 7.17.1max 年后才证实===v v G V V G V埃菲尔铁塔1. 简要发展历史(续)z1940年美国塔科马悬索桥风振塌坍—开启风致振动及气动弹性理论的序幕塔科马桥风毁1. 简要发展历史(续)z从1818年起，至少11座桥梁毁于强风z为预防风灾的发生，发展了风工程学科1940853美国Tacomma Narrow Bridge （塔科玛海峡桥）1889380美国Niagara-Clifton Bridge （尼亚加拉-克立夫顿桥）187974苏格兰Firth of Tay Bridge （泰河湾桥）1864320美国Niagara-Lewiston Bridge （尼亚加拉-利文斯顿桥）1854310美国Wheeling Bridge （威灵桥）1852195法国Roche-Bernard Bridge （罗奇-伯纳德桥）1839180威尔士Menai Straits Bridge （梅奈海峡桥）1838130苏格兰Montrose Bridge （蒙特罗斯桥）183680英格兰Brighton Chain Pier Bridge （布兰登桥）183475英格兰Nassau Bridge （纳索桥）1821140德国Union Bridge （联合桥）181879苏格兰Dryburgh Abbey Bridge （干镇修道院桥）毁坏年份跨径(m)所在地桥名2. 主要研究进展2.1 风气候预测z将灾害性风气候分类分析z在热带气旋强风预测中建立了Monte Carlo 数值模拟方法z热带气旋风速分布的细观模型z雷暴和龙卷风强度的精确预测2. 主要研究进展(续)2.2 近地风特性z达文波特于60年代提出的分析方法z以该方法为基础的各国规范z风速剖面、湍流时频、空间相干等模型z强风越过山坡及不同粗糙场地z近地强风的概率性评价和可靠性分析2. 主要研究进展(续)2.3 空气动力作用z发现了来流湍流的空气动力效应z建立了线性准定常计算方法z雷诺数效应及其作用机理z特征湍流的空气动力效应z来流湍流与特征湍流的共同作用效应2. 主要研究进展(续)2.4 理论研究方法z基于流体控制方程的纯理论研究进展缓慢z计算流体动力学已显示出巨大潜力z实现三维流动、流固耦合、高雷诺数、非定常模拟计算z唯一方法和真正代替物理风洞试验方法2. 主要研究进展(续)2.5 物理实验技术z边界层风洞仍然是主要工具z数据采集和处理的速度和精度提高很大z风洞试验流场的精确模拟z现场实测的高技术研发2. 主要研究进展(续)小结风致结构损伤及失效机理风致动力灾变过程模拟及预测基于性能的抗风可靠性分析及设计基于理论研究、风洞试验和现场实测的现代风工程体系方法理论研究水平、数值模拟精度风洞试验精细化风毁破坏避免技术强风预测、湍流效应、雷诺数效应灾害性风气候结构风振现象科学问题成果3. 主要研究热点3.1 近地风特性实测z平均风速、脉动风特性参数z特殊类型强风(台风、雷暴、龙卷风)的平均风剖面、紊流结构z特殊地形条件(悬崖、山脊、丘陵、山谷)的风速重分布3. 主要研究热点(续)3.2 结构响应实测(Case Study) z大跨度桥梁风致响应z斜风作用下结构响应z桥梁风毁事故的勘察和分析3. 主要研究热点(续)3.3 气动参数识别z节段模型自由振动法气动导数识别z节段模型强迫振动法气动导数识别z拉条和气弹模型法气动导数识别z数值风洞三分力系数、气动导数识别z节段模型试验气动导纳识别3. 主要研究热点(续)3.4 风振理论分析z频域内三维颤振分析的精确方法z考虑各种复杂因素的时域颤抖振分析方法z考虑斜风作用的抖振频域分析方法z等效风荷载计算方法3. 主要研究热点(续)3.5 风洞试验理论和方法z大气边界层模拟方法(高紊流强度、大紊流尺度)z特殊类型强风(雷暴、龙卷风) 特性模拟z数字化流场显示技术z雷诺数效应及模拟3. 主要研究热点(续)3.6 结构风效应数值模拟z数值计算方法: 有限体积法、涡方法z网格生成方法: 非结构网格z湍流模拟: 雷诺平均、大涡模拟、直接模拟z流固耦合计算:强耦合法、分区强耦合法、弱耦合法3. 主要研究热点(续)3.7 结构风振控制z气动颤振控制(开槽、稳定板、导流风嘴、局部构件调位)z气动涡振控制(隔离膜、导流板、局部构件调位)z主动气动控制方法z机械控制方法(缆索体系、附加阻尼、偏心质量)3. 主要研究热点(续)3.8 桥梁风振机理z宏观方面：气动阻尼、自由度耦合、振型耦合等z细观方面：应用PIV、CFD技术从旋涡运动规律的研究3. 主要研究热点(续)3.9 斜拉索风雨激振z风洞试验及参数分析z风雨激振机理研究z气动和机械控制措施及机理3. 主要研究热点(续) 3.10 风振概率性评价z颤振概率性评价z涡振概率性评价z抖振概率性评价4. 未来发展规划4.1 高雷诺数效应和边界层湍流的数值模拟z采用分子碰撞原理的Lattice Boltzmann方法（代替传统连续介质方法）z实现高雷诺数模拟、克服物理风洞试验瓶颈z改进来流湍流模型方法、发展特征湍流模拟方法4.未来发展规划(续)4.2 大跨度桥梁风振控制及其机理z应用PIV、CFD技术，结合理论分析z桥梁空气动力极限跨径z颤振控制措施及其机理z涡振性能、控制措施及机理4.未来发展规划(续)4.3 大跨度桥梁风振理论精细化z包括紊流风特性模拟、气动参数识别、气动力及结构的非线性模拟和非正交风向效应模拟在内的颤抖振分析精细化z桥梁风振概率评价方法z等效风荷载计算方法4.未来发展规划(续)4.4 风—雨—结构共同作用探索z以斜拉索风雨激振研究为基础z研究固柱体等简单型体在风、雨共同作用下的荷载和响应规律z研究桥梁构件在风、雨共同作用下的荷载和响应规律4.未来发展规划(续)4.5 桥梁抗风数值评价软件z气动参数数值风洞识别z桥梁抗风静力和动力效应数值分析z结合桥梁抗风设计规范的抗风性能评价z实现数值风洞方法代替物理风洞方法的科学梦想。
桥梁主梁断面三分力系数的数值模拟研究
箱梁断面静风力系数的CFD数值模拟
用 计算 流体 力 学 方 法 进 行 流 场 计 算 之 前 ， 先要 首 将 计算 区域 离散 化 ， 即进 行 网格 划 分 。网格 划 分 的 质
量 将 直接 影响 这数 值计 算结 果 的优 劣 。在 进行 划 分 网 格 之前 ， 要对 所要 计算 的模 型 的流 场 有 基本 的预估 ， 需
的变 化及 考 察 它 们 的影 响 ， 于 优 化 设 计 。关 于 钝 便 体扰 流 的问题 ， 气 动性 能 的研 究 将 为 桥 梁 断 面 气 动 其 性 能的研 究提 供 参 考 ， 此 国 内外 许 多学 者 从 不 同 的 因 角度 对 桥 梁 断 面 的气 动 性 能 进 行 过 许 多 研 究 儿 。
分 力系 数 和实 验 值 有 合 理 的一 致 性 。另 外 ， 汉 理 工 武 大学 的刘琳娜 ｒ 和同济 大学 的 楼小 峰 也对 桥 梁 断 面
的气动 参数 进 行 了一 系列 研 究 。 从 研 究 手 段 来 看 ， 目 前主要 研究 手 段 仍 是 风 洞 实 验 ， 值 模 拟 仅 作 为 辅 助 数 手段 。风洞 试验 一般 要 求 测 出三 分 力 系数 在 ± 。 ５ 区间 的变化 曲 线 。 近 年 来 的一 些 桥 址 处 风 场 实 测 结 果 表 明 ， 梁 风攻角 最大 可达 １ 。 右 。有 些 国家 的桥 梁 抗 桥 ０左 风研 究 已要求测 定 ±１ 。 围 内的三分 力 系数 曲线 。 ０范 本 文 的数 值模 拟 只 对施 工状 态 时 的跨 中断 面 （ 见 图 １ 的数值模 拟 ， ） 先选 取适 当的网格 划分 ， 然后对 风攻
对 于远 场 或者 流动 较均 匀 的 区域 ， 网格 可 以相 对 稀疏 ； 在近 场 、 流动 比较 复杂 的 区域 及需 要 特 殊 关 心 的区 域 ，
桥梁结构的抗风性能研究
桥梁结构的抗风性能研究桥梁是连接两个地块或跨越天然和人造障碍物的重要交通设施，而桥梁的稳定性在面对强风时尤为重要。
因此，研究桥梁结构的抗风性能对于确保桥梁的安全运行具有重要意义。
本文将探讨桥梁结构的抗风性能的研究进展和相关方法。
1. 引言桥梁结构在施工和运行过程中都会面临各种自然力的挑战，其中风力是最常见和重要的一种。
强风对桥梁的冲击力可能会导致结构的破坏，甚至引发事故。
因此，研究桥梁结构的抗风性能具有重要意义。
2. 抗风性能评估方法通过有效的抗风性能评估方法，可以了解桥梁结构在不同风速和风向情况下的表现，从而优化设计和提高结构的抗风能力。
常用的抗风性能评估方法包括风洞试验、数值模拟和实测等。
2.1 风洞试验风洞试验是通过模拟真实的风场环境来评估桥梁结构的抗风性能。
在风洞中，可以对不同尺度的模型进行试验，观察结构的响应和变形情况，以此评估桥梁在不同风速和风向下的表现。
2.2 数值模拟数值模拟是利用计算力学的方法，通过建立数学模型和进行数值计算来评估桥梁结构的抗风性能。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、计算流体力学等。
数值模拟可以更加精确地分析桥梁结构在复杂风场下的响应和变形情况。
2.3 实测方法实测方法是通过对已建成的桥梁进行监测和实测，获取结构在实际风场环境下的响应和变形数据，从而评估抗风性能。
常用的实测方法包括加装风速测点、振动传感器等。
3. 影响抗风性能的因素桥梁结构的抗风性能受到多个因素的影响，包括结构形式、桥梁位置、风向、风速等。
3.1 结构形式不同的桥梁结构形式在抗风性能上可能存在差异。
例如，斜拉桥由于具有较大的桥面刚度和侧向刚度，相对于悬索桥和梁桥来说，其抗风能力较强。
3.2 桥梁位置桥梁位置的地理环境也会影响其抗风性能。
例如，在海岸线上的桥梁常常会受到强风和海浪的冲击，对结构的抗风能力提出更高要求。
3.3 风向和风速风向和风速是影响桥梁结构抗风性能的主要因素之一。
风向的改变会导致风荷载的方向也发生变化，而风速的增加会增加风荷载的大小。
桥梁抗风设计讲解
2 L
2
EJ 2 H g ( m
L 2 ) 2
EJ——加劲梁的竖弯刚度（N.m2)；
Hg——恒载单根主缆水平拉力(N)；
m——桥面和主缆的单位长度总质量，m=md+2mc； md—— 桥面单位长度质量(kg/m)；
mc——
单根主缆单位长度质量(kg/m)。
(md 2mc ) gL2 Hg 16 f
1 x0 ln n xn
阻尼比与对数衰减率的关系
2 1
2
， 2
13
结构的频率和振型可以通过结构动力特性分析 获得，结构阻尼与材料、结构形式等多种因素有关，无 法通过计算取得。桥梁抗风设计中结构的阻尼比可以取 以下经验值：
桥梁种类 钢桥 结合梁桥 混凝土桥
阻尼比 0.005 0.01 0.02
32
考虑结构的几何非线性及静力三分力随攻角的变化， 采用非线性有限元方法进行分析。该方法可以将横向屈 曲和静力扭转发散一并考虑，是研究桥梁空气静力稳定 性的较为完善的方法。
11
桥梁动力特性及其计算分析
12
一、 频率、振型及结构阻尼
频率——单位时间内系统简谐振动的次数，常记为f，单位为Hz（次/ 秒）。简谐振动的频率等于周期的倒数。圆频率w2f，单位为（周/ 秒）。 振型——结构以某一频率做箭谐振动时，结构各点相对位移的关系。 阻尼——结构在做有阻尼自由振动时振幅衰减的程度 对数衰减律
19
悬索桥结构动力特性示例
20
21
22
阶次 1 2 3
频率(Hz) 0.0693 0.1419 0.2163
振型特点 纵漂 L-S-1 V-S-1
4
5 6 7
毕业论文参考文献分析解析
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CFD方法研究桥梁断面三分力系数的雷诺数效应的开题报告
CFD方法研究桥梁断面三分力系数的雷诺数效应的开题报告研究背景桥梁是公路、铁路交通的重要组成部分，其断面的设计对其使用寿命和稳定性起着至关重要的作用。
断面的三分力系数（Lift, Drag和Moment coefficient）是桥梁设计过程中需要考虑的关键参数，它们反映了桥梁在不同风速下的气动特性。
为了确定施工前的风效应和长期使用期间的风荷载，必须对这些系数进行精确的估算。
计算流体力学（CFD）方法是一种研究流体力学问题的先进工具，其在桥梁风洞实验方面具有广泛的应用。
然而，多数CFD研究桥梁气动力还局限于低雷诺数情况，即模拟低速风洞实验，因为高雷诺数模拟所需的计算资源过于昂贵，而且由于流场失稳而更加复杂。
实际上，桥梁在高速风下的稳定性和耐风性能也是至关重要的。
因此，本研究旨在通过CFD方法研究桥梁断面三分力系数的雷诺数效应，进一步深入了解高雷诺数下桥梁气动力特性，为桥梁的设计和风荷载评估提供依据。
研究内容本研究将模拟悬索桥的一般气动体模型，以Reynolds平均Navier-Stokes （RANS）方程求解桥梁断面的三分力系数。
其中，NACA 0012翼型用于模拟轮廓线形状，并采用标准k-ε湍流模型对流场进行模拟。
主要的研究内容包括：1. 分析翼型雷诺数对断面三分力系数的影响。
通过改变翼型雷诺数的数值，比较在不同雷诺数情况下桥梁断面的三分力系数。
2. 研究模型高度和宽度对断面三分力系数的影响。
通过改变模型高度和宽度的大小，分析这些因素对三分力系数的影响。
3. 建立桥梁断面三维流场模型，分析不同雷诺数下的流场特性。
通过分析不同雷诺数下的流场分布，初步了解高雷诺数下桥梁气动力特性的规律。
研究意义本研究将揭示高雷诺数下桥梁气动力特性的规律，为桥梁设计和风荷载评估提供依据。
桥梁的结构稳定性和耐风性能是确保公路和铁路的安全运行的重要因素，因此，准确估算桥梁气动力特性具有极为重要的实际意义。
此外，本研究还可为更加精细的CFD计算建立基础，使得CFD方法更加适用于建筑气动力学等领域的研究。
攻角变化下流线型桥梁断面三分力系数的数值模拟
制 ，并 可重复操作 ，同时提供 的可视 化功能让桥梁风 工程
的研 究 更 加 清 晰 明 了 。 在 桥 梁 抗 风 研 究 中 ，三 分 力 系 数 是
三 分 力 系 数 的 定 义 ：无 量 纲 化 是 桥 梁 风 工 程 研 究 中 一 个 很 重 要 的 思 想 ，物 理 风 洞 或 数 值 风 洞 模 型所 受 风 力 的 大 小 孑 际 桥 梁 结 构 所 受 风 力 就 是 通 过 无 量 纲 三 分 力 系 数 转 换 实 的 。本 文 中 三 分 力 系 数 定 义 如 下 （ 图２ 。 如 ）
Ｄ
最根本最重 要的参数 ，三 分力系数 的取 值直接影响桥梁 抗 风分析 的精度 。 同时三 分力系数是攻 角的函数 ，因此根据 《 公路桥梁 抗风设计规 范》，本文计算 了 ±ｌ 。内的三 分 Ｏ
力 系 数 ，并 且 利 用 Ｔ ｃ ｌ ｔ６ 对 箱 梁 截 面 附 近 流 场 的压 力 ｅｐｏ３０
实验应 测试 ±１ 。 内的三 分 力 系数 因此数 值模拟 中也 应该 计算 土１ 。 内的三 分 力 系数 ，故 常常需要 根据攻 角的 变化 ０ ０
划 分 不 同 的 网格 。 此 文 基 于 计 算 流 体 力 学 软 件 Ｆ ｅｔ ．．６ 通 过 划 分 不 同 的 网 格 和 采 用 同 一 网格 而 改 变边 界 条 件 的 设 ｌｎ６２ ｉ ， ｕ
大 ， 同 时 物 理 风 洞 中 气 流 可 视 化 非 常 困难 ，给 桥 梁 抗 风 研
究 带来 一定 的障碍 。随着计算机 的迅速发展和数值 计算方
法 的 进 步 ，计 算 流 体 动 力 学 （Ｆ ） 到 了 极 大 的 发 展 ， 给 ＣＤ 得 风 工程 研 究 提 供 了一 种 可 能 替 代 物 理 风 洞 试 验 的手 段 ， 即 数 值 模 拟 。 相 对 于 物 理风 洞 试 验 ， 数 值 模 拟 有 很 多 明 显 的 优 点 ， 如 费 用 少 、方 便 快 捷 、节 省 人 力 物 力 ，参 数 容 易 控
桥梁断面三分力系数的数值风洞研究
桥梁断面三分力系数的数值风洞研究作者：王旭袁波陈耀许文柳宋志丹来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2017年第02期摘要：基于计算流体力学（CFD）方法，利用商业软件FLUENT计算风对桥梁的静力作用，以一大跨桥梁的扁平箱梁为模型，分别以Realizable k-ε和SST k-ω湍流模型建立流场，提取不同攻角下的桥梁三分力系數，与物理风洞试验数据进行对比，给出主梁断面周圍流场的压强与速度分布图并进行分析。
结果表明：数值模拟结果与风洞试验结果基本吻合，其结果精度能满足工程上的需求，进一步验证CFD能较为精确的数值模拟主梁断面的三分力系数并且在显示流体流动方面有极大的优越性。
关键词：三分力系数；CFD；数值模拟；桥梁断面中图分类号：U441.2 文献标识码：A现代桥梁正在朝着更长、更大、更柔的方向发展，其结构刚度明显降低，由风引起的桥梁结构振动响应与风荷载效应越来越受到人们的关注，并成为桥梁设计的控制因素之一。
在桥梁抗风研究中，三分力系数——阻力系数C D升力系数C L、扭矩系数C M是抖振响应分析、驰振稳定分析以及静风荷载稳定性分析中最重要的参数，三分力系数的取值直接影响桥梁抗风分析的精度。
由于自然风环境的复杂性，到目前为止还没有形成一套完善的理论来解释风的特性，在计算风对桥梁的作用时无法得到精确的数学解析解，在实际应用中往往通过制作一定缩尺比的节段模型，通过风洞试验来测定三分力系数。
风洞试验是在实验室里模拟大气边界层中的实际风环境和实际建筑结构，从实验室的模型风效应考察实际的结构效应是人为控制条件下对结构风效应再现，由于桥梁个体的复杂性和抗风理论总体上尚不成熟，风洞试验是目前主要的研究手段，有时甚至成为唯一的抗风设计依据。
但风洞试验系统性和复杂性高度统一，因此难以作为广泛运用的手段。
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）最早应用于结构风工程是在20世纪80年代，与风洞试验和现场实测相比，CFD数值方法因基于计算机开展，不需要风洞设备及测量仪器，也不涉及模型的设计和制作，故实验周期短、费用低。
桥梁断面静三分力系数的CFD计算分析
桥梁断面静三分力系数的CFD计算分析张高良【摘要】This article uses fluid analysis software Fluent to calculate the resistance coefficient and lift coefficient in medium Reynolds number and different attack angle. Six different types of bridge sections are calculated and analyzed. With the contrast of the change of calculated resistance and lift coefficient, and directly reflection of wind pressure cloud, preliminary analyzes the value characteristic of three - component force coefficient of various sections in static wind. The results show that the change form of resistance coefficient in blunt body section is similar, and the upper and lower asymmetric opening will cause the lift coefficient changes; to streamlined section, the resistance coefficient is distinct different to blunt body section and is directly related to the attack angle , need more attention in practical applications.%利用流体分析软件Fluent计算了不同桥梁断面型式在中等雷诺数时和不同攻角下的阻力系数和升力系数。
双幅并行连续刚构桥箱梁断面三分力系数气动干扰效应数值模拟
双幅并行连续刚构桥箱梁断面三分力系数气动干扰效应数值模拟苟国涛;叶征伟;项贻强;崔和利【摘要】以咸阳至旬邑高速公路三水河连续刚构桥箱梁桥为依托,采用CFD软件FLUENT计算了主梁跨中及支点断面在不同风攻角、双幅桥间距及有无护栏情况下的风阻力系数,并与相同条件下的单幅桥进行对比,研究了双幅桥风阻力气动干扰效应.结果表明:气动干扰效应对双幅桥风荷载均有影响,总体上随双幅桥间距减小而增大,随结构尺寸增大而增大,而随风攻角的变化规律不明显；上游桥阻力系数干扰因子为0.994 ～1.147,略大于1或在1附近变化,表明气动干扰效应对上游桥的阻力系数影响较小；下游桥阻力系数干扰因子为-0.356 ～0.973,变化范围很大,表明气动干扰效应对下游桥的阻力系数影响很大,双幅桥间距较小时来流风对下游桥的作用甚至表现为吸力.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)002【总页数】6页(P196-201)【关键词】桥梁;风荷载;三分力系数;阻力系数;气动干扰;CFD;数值模拟【作者】苟国涛;叶征伟;项贻强;崔和利【作者单位】咸旬高速公路管理处,陕西咸阳 712000;陕西交通技术咨询有限公司,陕西西安 710068;浙江大学建筑工程学院,浙江杭州 310058;咸旬高速公路管理处,陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】U448.21+30 前言三分力系数是反映风对桥梁结构拟静力作用的一个基本参数，也是研究桥梁结构气动动力问题的基础。
由于自然风特性和桥梁断面形状的复杂性，目前还不能用数学解析方法精确求解桥梁断面的三分力系数，对抗风敏感的桥梁，工程中通常采用风洞试验方法进行测试。
现行桥梁抗风规范［1］建议了“工”形、“Π”和箱形截面主梁的阻力系数计算公式，但未给出升力系数和扭矩系数的计算方法，且均只针对附近无其它干扰的独立构件而言，对高速公路常见的距离很近的双幅桥这种情况，未给出任何规定或建议。
风洞试验——精选推荐
风洞试验《桥梁风⼯程》之——风洞试验技术主要内容简介第⼀章风洞试验的理论基础——相似性（概述、相似性基本要求、⽆量纲参数的来源、基本缩尺考虑）1.1 概述理论流体⼒学——物理实验——数值模拟（风⼯程研究的“三⼤⼿段”）；桥梁、建筑结构在结构设计⽅⾯，只要求结构在风荷载作⽤下具有⾜够的强度、刚度和稳定性即可，即确保桥梁结构、建筑结构的安全性、舒适性和耐久性即可；（这区别于航空器的设计——⼒求其周围运动空⽓对其的阻⼒最⼩），主要关注绕尖⾓的流动和分离流动，因此，称为“钝体空⽓动⼒学”。
个别建筑、桥梁已开展了实际结构的实测。
Fig.1 Research methods of Wind Engineering of Bluff Body1932年，Flachsbart O.“建筑物⽓动特性的模拟应当在具有与⾃然风相似的风洞⽓流中进⾏”。
⼏何缩尺——经济性和⽅便性由于缩尺⼏何引出了物理相似的⼀系列问题，相似性准则是风洞试验的理论基础。
应该说明的是，由于模型的⼏何缩尺，导致部分物理现象不能准确反映，如雷诺数效应。
因此，在实际设计模型试验时，需要进⾏⼀系列权衡，确保主要问题能模拟即可。
（科学与艺术结合！）1.2 模型相似性在分析⼀切物理问题，特别是需要通过实验进⾏研究的问题时，通常需要确定⼀组⽆量纲的控制参数。
该组⽆量纲参数通常是根据描述所研究物理系统的偏微分⽅程得到的，⽤⼀个具有对应量纲的参考值遍除所有关键变量，使之⽆量纲化，于是得到⼤量的⽆量纲组合参数，它们就是控制系统的物理特性的因⼦。
如果这些控制参数组从⼀种情况（原型物）到另⼀种情况（模型）保持不变，则⾃然保证了相似性。
具体风洞试验相似性⽆量纲参数推导见下。
假设⼀个物体浸在流动的流体中，在物体上某处形成的作⽤⼒F 只是下列六个参数的函数：即密度ρ、流速V 、某个特征尺⼨D 、某个频率n 、流体粘性系数µ和重⼒加速度g 。
即ξεδγβαµρg n D V F d= (1)式中：ξεδγβα,,,,,为待定指数。
高速铁路连续梁桥三分力系数的数值模拟分析
高速铁路连续梁桥三分力系数的数值模拟分析杨靖;何旭辉;冉瑞飞;姜超【摘要】连续梁桥是高速铁路上的一种典型桥梁,利用计算流体力学软件对其不同截面在不同工况下的静气动性能进行了数值模拟,研究了平均风速、风攻角、宽高比以及桥上列车分布状况分别对桥梁截面三分力系数的影响.研究结果表明:风速和风攻角对桥梁的静气动性能影响显著；梁高的增大使桥梁处于不利的风荷载作用下；在桥上有列车状态下桥梁的静气动性能不如无车时稳定.%Continuous beam bridge is a typical bridge form on high-speed railway.A CFD software was used to simulate and calculate tri-component force coefficient of continuous beam bridge on high-speed railway under different operating conditions.The effect of average wind speed attack angle,aspect ratio and the distribution of train on tri-component force coefficient of bridge section was investigated respectively.The results indicate that both wind speed and attack angle have an obvious influence on bridge' s aerostatic performance,and the increase of beam height leads to the corresponding increase of wind load,and bridge's aerostatic performance under the presence of train is less stable than that without train varies with the situation of train on bridge.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2013(010)001【总页数】5页(P11-15)【关键词】高速铁路;连续梁桥;风-车-桥系统;三分力系数;风攻角【作者】杨靖;何旭辉;冉瑞飞;姜超【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙410075【正文语种】中文【中图分类】U24为跨越自然障碍及既有线路，同时节约土地资源，合理利用空间资源，并控制软土及其他地质条件较差地区的基础沉降量，桥梁作为轨道的下部结构，广泛地应用于高速铁路之中，成为高速铁路土建工程的重要组成部分，且占线路总长的比例越来越大，京沪、京津城际、广珠城际的桥梁比例都达到了80%以上［1］。
斜拉桥单箱截面静力三分力系数的CFD计算
斜拉桥单箱截面静力三分力系数的CFD计算摘要：斜拉桥抗风能力是现代斜拉桥设计的十分关键的内容。
随着抗风理论的不断发展与完善，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)研究方法的进展，为桥梁风工程带来了一个可以替代传统风洞试验方法的新技术手段，本文通过对桥梁单箱断面静力三分力系数进行CFD数值解析，简要阐述了斜拉桥的风致振动和静力三分力系数的CFD计算。
关键词：风致振动；三分力系数；CFD1引言研究桥梁的风致效应，主要是研究风环境、风荷载和风致响应。
风，或是相对于土壤地表下的热气体流，基本上可以认为是海洋上各个地方的热力条件不同而引起的。
其中，风对大桥紊流边界层上的各种构造物产生的影响和功能效果，是半个多世纪以来的风工程师主要兴趣所在，因为风对构造产生影响的同时，结构对风的响应有时也会影响甚至改善风的特性。
总的来说，斜拉桥各主要构件在设计或施工期间的主要风致振动问题可以归纳为自立索塔施工状态风致振动问题，主梁在施工期间主要振动问题以及拉索在施工期间的风致振动问题。
斜拉桥的空气动力稳定性曾是早期桥梁工程师的主要担心问题之一，虽然近年来的很多实践表明大多数斜拉桥的空气动力稳定性很好，但是仍有不少斜拉桥需要采用特殊措施以减少风致灾害。
故研究斜拉桥的抗风性能是很有必要的，本文主要研究斜拉桥静风响应分析中的静力三分力系数。
2风荷载的静力三分力系数2.1静力三分力系数桥梁处于风场中，在忽略其自身振动的条件下，可以看成是风场中一个固定不动的刚体。
来流经过时，会发生绕流现象，使得流线分布发生改变。
因此产生了升力，阻力与扭矩三个风荷载参数。
体轴坐标系静力三分力为：阻力：升力：扭矩：其中，U为离断面足够远的上游来流平均风速，为气流动压，分别为体轴坐标系下的阻力系数、升力系数和扭矩系数，D、B分别为桥梁断面高度和宽度。
3单箱截面梁静力三分力系数的CFD3.1单箱截面计算域本文对斜拉桥单箱截面的静力三分力系数进行CFD分析，模型按照1：40的缩尺开展 CFD 计算，跨中断面模型宽度0.3m。
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中图分 类 号 ： Ｕ ４ ４ １ ． ２
文献标 识 码 ： Ａ
现代 桥 梁 正 在朝 着 更 长 、 更 大、 更 柔 的方 向发 展， 其结 构 刚度 明显 降低 ， 由风 引 起 的 桥 梁 结 构 振 动 响应 与风 荷载 效应 越来 越受 到 人们 的关 注 ， 并 成
下 的 桥 梁 三 分 力 系数 ， 与物理 风 洞试 验数 据进 行 对 比 ， 给 出主 梁 断 面 周 围 流 场 的 压 强 与 速 度 分 布
图并进 行 分析 。结 果表 明 ： 数值模 拟 结 果与风 洞 试验 结 果基 本吻 合 ， 其 结果精 度 能 满足 工 程上 的 需求 ， 进 一步验 证 Ｃ Ｆ Ｄ 能较 为精 确 的数 值模 拟 主 梁断 面的 三 分力 系数 并且在 显 示 流体 流 动 方 面
泛 运用 的手 段 。计算 流 体力 学 （ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ， 简称 Ｃ Ｆ Ｄ） 最 早 应 用 于 结 构 风 工 程 是 在
离 散化 的数 学 方法 ， 对 流体 力 学 的各类 问题 进行 数
分力 系数 —— 阻力 系数 Ｃ 。 、 升 力 系数 Ｃ ． ． 、 扭 矩 系 数 ｃ 是抖 振 响应 分 析 、 驰 振 稳 定 分 析 以及 静 风 荷 载 稳定性 分 析 中最重 要 的参数 ， 三分力 系数 的取值 直 接影 响桥 梁 抗 风 分 析 的 精 度 Ｈ Ｊ 。 由 于 自然 风 环 境 的复 杂性 ， 到 目前 为止 还没 有形 成一 套 完 善 的理
数 值方 法 因基 于计算 机 开展 ， 不需 要 风洞 设 备 及测
文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ５ ２ ６ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ １ ２ ８ — ０ ６
桥 梁 断 面 三 分 力 系 数 的 数 值 风 洞 研 究
王 旭 ， 袁 波 ， 陈 耀， 许文柳 ， 宋 志丹
（ 贵州大学 空间结构研究 中心 ， 贵州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 ： 基 于计 算 流体 力 学（ Ｃ Ｆ Ｄ） 方法， 利 用 商业 软 件 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ计 算 风 对桥 梁 的静 力 作 用 ， 以一
大跨 桥 梁 的扁 平箱 梁 为模 型 ， 分别以 Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｂ ｌ ｅ 一 ｓ和 Ｓ Ｓ Ｔ ｋ － ｏ Ｊ 湍 流模 型 建立 流场 ， 提取 不 同攻 角
通 过一 定 的原 则 和 方 式 建 立 起 反 映 这 些 离散 点 上
场 变量 之 问 的代数 方 程组 ， 然 后求 解代 数 方 程 组 获 得 场变 量 的 近 似 值 Ｊ 。以 下 为微 分 形 式 的 Ｃ Ｆ Ｄ
控 制方 程 ：
九
２ ０世 纪 ８ ０年代 ， 与风洞 试 验和 现场 实测 相 比 ， Ｃ Ｆ Ｄ
３ ４卷 第 ２ 期
２ ０ １ ７ ４ Ｊ ＿ ｊ
贵州大学学报 （ 自然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
ＶＯ １ ． ３ ４ Ｎ（ ） ２ Ａｐｒ ． ２ ０１ ７
为 桥梁设 计 的控 制 因素之 一 。在 桥梁 抗 风研 究 中 ，
量仪 器 ， 也 不涉 及 模 型 的设 计 和 制 作 ， 故 实 验 周 期 短、 费用 低 。另 外 ， 它不 受试 验 条件 的 约束 ， 甚 至能 模 拟试 验无 法实 现 的条 件 。有 理 由相 信 ， 随 着 高性 能计 算 机 系统 的开 发 和湍 流研 究 的发 展 ， 相 信 在若
值 实验 、 计 算机 模 拟 和分 析 研 究 ， 以 解 决 各 种 实 际 问题 。Ｃ Ｆ Ｄ研 究 方 程 控 制 着 流 动 过 程 ， 通 常 称 为 “ Ｃ Ｆ Ｄ的控 制方 程 （ 质 量 守 恒方 程 、 动 量 守恒 方 程 、 能 量守 恒 方 程 ） ” 。为 了求 解 这 些 方 程 ， 在 连 续 介 质 假设 下 ， 把原 来 在时 间域 和 空 间域上 连 续 的 物理 场， 用 一 系列离 散 点 上 的 变 量值 的 集 合 来 代 替 ， 并
力 的边 缘科 学 。它 以电子计 算 机 为工 具 ， 应 用各 种
论 来解 释风 的特 性 ， 在计 算 风对 桥梁 的作 用 时 无法 得 到精 确 的数学 解析 解 ， 在实 际应 用 中往 往 通 过制
作 一定 缩尺 比的节段 模 型 ， 通 过 风洞试 验 来 测定 三 分 力 系数 。风 洞试 验 是 在 实 验 室 里 模 拟 大 气 边 界 层 中 的实 际风 环境 和实 际建 筑结 构 ， 从 实 验 室 的模 型 风效 应考 察 实 际 的结 构 效 应是 人 为 控 制 条 件 下 对 结构 风效 应再 现 ， 由于桥梁 个体 的复杂 性 和抗 风 理 论 总体上 尚不成熟 ， 风洞试 验 是 目前 主要 的研究 手段 ， 有时 甚 至成为 唯 一 的抗 风 设计 依据 。但 风 洞 试验 系统 性 和复 杂性 高度 统一 ， 因此难 以作 为 广
干 年后 ， Ｃ Ｆ Ｄ数 值 方 法 在结 构 抗 风 设 计 、 风 与 结 构
作 用机 理 等方 面将 取得 长 足进 步 。
１ 计算 流体 力学 （ Ｃ Ｆ Ｄ） 基本原理
计 算 流体力 学 （ Ｃ Ｆ Ｄ） 是近 代 流体 力 学 ， 数值 数 学 和计 算机 科学 结 合 的产物 ， 是 一 门具 有 强 大生 命