[發明專利]考慮動態交通流影響的城市高架橋附近流場數值模擬方法

在審

• 申請號: 201611185980.2
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106844856A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 劉永紅;黃玉婷;徐偉嘉;楊鵬史
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

1.一種考慮動態交通流影響的城市高架橋附近流場數值模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構建高架橋和其周邊環境的簡化物理模型；

S2：參數化交通流動態特性對流場的影響；

S3：劃分交通流運動對流場產生作用的范圍；

S4：將交通流引起的湍流動能加載到數值模擬的控制方程中；

S5：應用計算流體力學方法，求解控制方程，進行數值模擬。

2.根據權利要求1所述的考慮動態交通流影響的城市高架橋附近流場數值模擬方法，其特征在于，所述步驟S1中構建高架橋的簡化物理模型的過程是：

獲取高架橋的幾何結構特征和關鍵參數，將高架橋的物理模型簡化為橋面和橋墩兩部分結構，將高架橋橋面物理模型構建為長方體模型，關鍵參數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行道面的高度，其中若高架橋路面兩側有聲屏障設施，也應將其考慮到物理建模中。

3.根據權利要求2所述的考慮動態交通流影響的城市高架橋附近流場數值模擬方法，其特征在于，所述步驟S1中構建高架橋周邊環境的簡化物理模型的過程是：

獲取高架橋周邊環境影響流場的關鍵結構參數，即地面街道寬度、車道數和車道寬度、兩側建筑物布局、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、其他道路輔助設施均可忽略。

4.根據權利要求3所述的考慮動態交通流影響的城市高架橋附近流場數值模擬方法，其特征在于，所述步驟S2的具體過程如下：

S21：獲取交通流量、車流速度、車隊組成結構數據；

S22：利用S21中獲取的交通流相關數據，計算交通密度為：

${\mathrm{\η}}_T=\frac{Q}{v}$

其中，Q為交通流量，v為車隊平均速度；

S23：計算車隊平均阻力系數為：

$C_d={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·C_i$

其中，i為車輛種類標簽，w_i為車隊中i類車輛的占比，C_i為i類車輛的阻力系數；

S24：計算車隊平均迎風面積為：

$A_T={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·A_i$

其中，i為車輛種類標簽，w_i為車隊中i類車輛的占比，A_i為i類車輛的阻力系數；

S25：用流體力學中的湍流動能物理量來表征交通流運動對空氣流場的影響，計算式如下：

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

VIT為道路車輛運動引起的湍流動能，單位為m²/s²，δ是空氣密度，單位為g/m³，C_d是車隊平均阻力系數，A_T是車隊平均迎風面積，單位為m²，B和H分別為是特征寬度和特征高度，表征車輛引起的湍動能的影響范圍，與車輛大小有關，B值一般取車道邊緣線外3～4m，H值一般取4～5m。