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基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究的中期报告
本研究的目的是通过大涡模拟（LES）和计算流体力学（CFD）技术模拟高速列车通过桥梁引起的脉动风压，以进一步了解其对结构的影响。本文主要介绍了实验设计、模型建立、CFD入口条件和初步结果分析。
实验设计：
设计一个位于高速列车轨道下的桥梁模型，模拟列车运行时通过桥梁引起的脉动风压。桥梁采用混凝土箱形桥梁，横截面尺寸为10mx10m，长度为100m。列车的速度为350km/h，列车长度为200m，模型与列车的比例为1:20。
模型建立：
采用ANSYSFluent软件，采用三维不可压缩流体求解器进行数值模拟。CFD模型包括列车和桥梁模型，采用半粘性壁模型。采用周期性边界条件模拟风的流场，同时采用强制脉动边界条件模拟列车引起的脉动风压。
CFD入口条件：
由于脉动风压是由列车通过桥梁引起的，因此入口条件的选择对模拟结果有较大的影响。为了更精确地模拟列车移动时的流场，本文采用大涡模拟模拟风场，同时采用两种不同的入口条件：
（1）基于实测风场数据的入口条件，使用一个近似的惯性子模型来处理不同流向和纵向速度分量的关联；
（2）基于雷诺平均数的入口条件，使用均匀风速和湍流脉动的强制松弛边界条件。这种方法可以减少数据收集的成本，并且更容易得到高质量的结果。
初步结果分析：
通过对不同入口条件下的模拟结果进行分析发现，基于实测风场数据的入口条件可以更准确地模拟列车移动时的流场，但是由于该方法需要收集大量的实测风场数据，因此实际应用中存在一定的困难性。相反，基于雷诺平均数的入口条件具有更广泛的适用性，但是结果的可靠性可能会受到影响。
总之，本文所介绍的研究表明，采用LES和CFD技术可以有效地模拟高速列车通过桥梁引起的脉动风压，并有望在结构设计和安全评估等领域得到广泛应用。