流場中運動結(jié)構(gòu)物計算理論與應用研究.pdf

1、近幾十年來，全球氣候條件越來越惡劣，厄爾尼諾現(xiàn)象導致海平面持續(xù)上升。沿海地區(qū)橋梁處于極其復雜的外界自然環(huán)境，包括風、潮汐、波浪、洋流等。在颶風這類極端天氣狀況下，尤其對于中小跨度橋梁，由于其橋下凈空高度較低，風暴潮和波浪聯(lián)合作用導致結(jié)構(gòu)失效，損失慘重。其原因主要是結(jié)構(gòu)設計時對流體荷載及效應認識不夠成熟，考慮不夠充分，因此，水流與結(jié)構(gòu)物之間的耦合問題已成為學術界的熱門課題。
　　 本文依托國家自然科學基金項目，“近海岸橋梁在極端波

2、浪荷載作用下毀壞形式和機理研究”，致力于液態(tài)流場中運動結(jié)構(gòu)物定位算法的開發(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)任意運動形式的動力結(jié)構(gòu)的固體邊界定位方法，并結(jié)合改進的局部相對速度法實現(xiàn)了流場中運動結(jié)構(gòu)的計算。用有限差分格式和笛卡爾網(wǎng)格實現(xiàn)計算域的空間離散，流場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