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侧风环境下汽车通过桥塔尾流的数值模拟

王文星  
【摘要】: 大跨度公路桥梁位于强风环境时,其巨大的桥塔能够对环境风场产生很大的影响。在强横向风作用下时,桥塔的尾流会使通过桥梁的汽车所受气动力发生剧烈变化。当汽车进出桥塔区域时,汽车由于所受的气动力的剧烈变化会引发驾驶人员误操作从而导致事故,这就要求对侧风作用下汽车通过桥塔尾流的气动力进行研究。 本文以珠江黄埔大桥北汊桥为实例,采用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法来研究侧风环境下,桥塔尾流对于大型和中型两种客车行车过程中所受空气动力的影响。首先合理简化桥塔和汽车,建立相应的计算模型,并确定数值试验的六种不同工况。然后借助CFD分析软件(FLUENT软件)进行数值模拟计算,并将计算所得结果进行分析。最后将计算结果与国外相关风洞试验研究进行比较后,进一步验证了CFD计算结果的准确性。 根据CFD数值模拟试验得出结论:在桥梁所处环境存在强横向风情况时,汽车在进出桥塔区域时所受的侧向力和横摆力矩有突变;车辆行驶车道离桥塔越近,突变越强烈;车身越长,其横摆力矩的变化越强烈。车辆所受的气动侧向力及扭矩的在车辆进出桥塔时的突变能够导致车辆的侧倾、转向,此时汽车的行车安全应得到充分的重视。


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