桥梁动力学 · 低雷诺数绕流实验

让流体绕过一个截面

改变理想截面或雷诺数,观察尾流怎样发展。画面由格点上的碰撞与迁移逐步计算;先等启动过程过去,再比较相同计算时间的结果。

n = 0 · t* = 0.000300 × 120 格点
平均来流 →
局部 ξ 向右,η 向上
−2.5 顺时针
+2.5 逆时针ω · D/U

黑色区域为固体;色标范围固定,超出范围按端部颜色显示。点按流体区域可移动测点。

尾流测点

正在读取格点…

曲线是计算得到的横向速度 v/U;纵轴固定为 −1 至 +1。记录间隔为20计算步,单步时也记录新状态。

参考高度 D = 16 格入口 U = 0.060 格/步运动黏度 ν = 0.0120 格²/步入口 Ma = 0.104

比较方法 先固定截面,把 Re 从80改为40或120;再固定 Re 比较矩形与削角箱形。每次参数改变会从同一初始规则重新计算。记录尾流长度、涡量分布和测点速度,不把颜色变化直接当作力或振幅。

计算条件、适用范围与来源

Re = UD/ν;t* = tU/D。全部数值使用格点单位,不能直接读成m/s或实桥尺寸。D是垂直来流的参考高度,B是沿来流宽度。网格高为7.5D,上下及入口边界保持均匀来流,出口使用原程序的近似处理;应关注有限区域与格点轮廓的影响。

这里是二维、等温、低马赫数、低雷诺数的D2Q9单松弛格子玻尔兹曼计算。固体边界采用格点反弹,箱形仅是理想教学障碍,未模拟桥面细部、真实大气湍流、三维效应或结构运动。重置时在尾迹加入最大0.1% U的局部横向初始扰动;后续流场完全由求解器推进。涡量按中心差分计算,固体内不显示;贴近固体的涡量受格点边界与差分影响,只作定性观察。

本页保留原碰撞、迁移、反弹及边界算法,新增中文控制、理想几何、单位说明和速度测点。原程序的合力计算有作者注明的待修问题,因此本页不提供合力、阻力系数、升力系数或颤振判据。数值检查覆盖均匀流和本页参数范围,未完成风洞基准验证,不用于实桥气动参数或安全验算。

原作者:Daniel V. Schroeder,Weber State University。Copyright 2013 Daniel V. Schroeder。按原始宽松许可全文保留版权与许可声明;原文允许使用、修改和分发,并限制未经许可用作者姓名促销。原始文件与函数校验记录 · 本轮数值检查。