FLUENT模拟桥梁风载效应分析

浸没在流体中的物体由于流体和物体之间的相对运动而受到力。这种流体力称为空气动力或水动力，取决于流体是气体（通常是空气）还是液体（通常是水）。土木工程师在设计新结构（如桥梁）时，必须考虑这些流体力的影响。

忽视它们可能是有害的，甚至是灾难性的。一个典型的例子是1940年塔科马旧桥的倒塌，据信是由风的空气动力引起的强烈共振引起的。另一个例子是破坏性洪水异常高的水动力对桥梁造成的损坏。这个模拟例子比较了在相同雷诺数下，空气和水流对桥梁扇区产生的作用力。

1 启动FLUENT并导入网格

1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid Dynamics→Fluent 2021 R1命令，启动Fluent 2021 R1。
 
2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。

2 定义模型

单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，在Solver中Time选择Steady，进行稳态计算。

3 设置湍流模型

在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Models对话框，在Model中选择SST k-omega，单击OK按钮确认。

4 设置材料

1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

2）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water-liquid，单击Copy按钮确认。

5 设置计算域

1）单击主菜单中Physics→Zones→Cell Zones按钮启动的计算域面板。

2）双击fluid-air弹出计算域设置对话框。Material Name选择为air。双击fluid-water弹出计算域设置对话框。Material Name选择为water-liquid。

6 设置边界条件

1）在边界条件面板中，双击inlet-fluid-air弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude设置为4.5，单击Apply按钮确认退出。

2）双击inlet-fluid-water弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.3095，单击Apply按钮确认退出。

3）设置top边界条件类型为Velocity Inlet。Velocity Magnitude输入4.5，单击Apply按钮确认退出。

4）设置water-surface边界条件类型为wall。Shear Condition设置为Specified Shear，单击Apply按钮确认退出。

7 初始条件
单击主菜单中Solution→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

8 计算求解
单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。在Number of Iterations中输入5000，单击Calculate开始计算。

9 结果后处理
1）进入CFD-Post界面。
 
2）显示云图。

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