[發(fā)明專(zhuān)利]考慮動(dòng)態(tài)交通流影響的城市高架橋附近流場(chǎng)數(shù)值模擬方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611185980.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106844856A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永紅;黃玉婷;徐偉嘉;楊鵬史
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

1.一種考慮動(dòng)態(tài)交通流影響的城市高架橋附近流場(chǎng)數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構(gòu)建高架橋和其周邊環(huán)境的簡(jiǎn)化物理模型；

S2：參數(shù)化交通流動(dòng)態(tài)特性對(duì)流場(chǎng)的影響；

S3：劃分交通流運(yùn)動(dòng)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生作用的范圍；

S4：將交通流引起的湍流動(dòng)能加載到數(shù)值模擬的控制方程中；

S5：應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)方法，求解控制方程，進(jìn)行數(shù)值模擬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮動(dòng)態(tài)交通流影響的城市高架橋附近流場(chǎng)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟S1中構(gòu)建高架橋的簡(jiǎn)化物理模型的過(guò)程是：

獲取高架橋的幾何結(jié)構(gòu)特征和關(guān)鍵參數(shù)，將高架橋的物理模型簡(jiǎn)化為橋面和橋墩兩部分結(jié)構(gòu)，將高架橋橋面物理模型構(gòu)建為長(zhǎng)方體模型，關(guān)鍵參數(shù)包括橋面寬度和厚度，橋面寬度為道路橫斷面總體寬度，厚度即為從橋墩與橋面連接處至高架橋面車(chē)行道面的高度，其中若高架橋路面兩側(cè)有聲屏障設(shè)施，也應(yīng)將其考慮到物理建模中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮動(dòng)態(tài)交通流影響的城市高架橋附近流場(chǎng)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟S1中構(gòu)建高架橋周邊環(huán)境的簡(jiǎn)化物理模型的過(guò)程是：

獲取高架橋周邊環(huán)境影響流場(chǎng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，即地面街道寬度、車(chē)道數(shù)和車(chē)道寬度、兩側(cè)建筑物布局、建筑物高度及與高架橋距離，其中，道路中央綠化帶及路邊綠化、其他道路輔助設(shè)施均可忽略。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮動(dòng)態(tài)交通流影響的城市高架橋附近流場(chǎng)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟S2的具體過(guò)程如下：

S21：獲取交通流量、車(chē)流速度、車(chē)隊(duì)組成結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

S22：利用S21中獲取的交通流相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算交通密度為：

${\mathrm{\η}}_T=\frac{Q}{v}$

其中，Q為交通流量，v為車(chē)隊(duì)平均速度；

S23：計(jì)算車(chē)隊(duì)平均阻力系數(shù)為：

$C_d={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·C_i$

其中，i為車(chē)輛種類(lèi)標(biāo)簽，w_i為車(chē)隊(duì)中i類(lèi)車(chē)輛的占比，C_i為i類(lèi)車(chē)輛的阻力系數(shù)；

S24：計(jì)算車(chē)隊(duì)平均迎風(fēng)面積為：

$A_T={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·A_i$

其中，i為車(chē)輛種類(lèi)標(biāo)簽，w_i為車(chē)隊(duì)中i類(lèi)車(chē)輛的占比，A_i為i類(lèi)車(chē)輛的阻力系數(shù)；

S25：用流體力學(xué)中的湍流動(dòng)能物理量來(lái)表征交通流運(yùn)動(dòng)對(duì)空氣流場(chǎng)的影響，計(jì)算式如下：

$VIT=\frac{\mathrm{\δ}\·C_d\·A_T\·{\mathrm{\η}}_T\·v^3}{B\·H}$

VIT為道路車(chē)輛運(yùn)動(dòng)引起的湍流動(dòng)能，單位為m²/s²，δ是空氣密度，單位為g/m³，C_d是車(chē)隊(duì)平均阻力系數(shù)，A_T是車(chē)隊(duì)平均迎風(fēng)面積，單位為m²，B和H分別為是特征寬度和特征高度，表征車(chē)輛引起的湍動(dòng)能的影響范圍，與車(chē)輛大小有關(guān)，B值一般取車(chē)道邊緣線(xiàn)外3～4m，H值一般取4～5m。