Bruk av CFD i beregning av vindlast på bruer

Abstract

For slanke bruer er vindlaster ofte betydelige, og idag er det vanlig å bestemme dem ved hjelp av modellforsøk i vindtunnel. Dette er både tidkrevende og dyrt, så det er undersøkt om CFD (Computational FluidDynamics) kan bidra i prosjekteringsprosessen.

Den største utfordingen innen vinddynamikk er beskrivelse av turbulens.Ved høye Reynolds-tall oppstår store virvler som tapper energi fravindfeltet. Mindre og raskere virvler vil igjen få energi fra de større og tregere virvlene, og slik overføres energien til svært små lengdeskalaer før den blir til varme ved viskst arbeid. På grunn av den store spredningen i tids- og lengdeskalaer er det praktisk umulig å beregne hyturbulentevindfelt eksplisitt, så turbulensen må tilnærmes med statistiske modeller.

Ved hjelp av ANSYS FLUENT er det gjort RANS-analyser (ReynoldsAveraged Navier-Stokes) for et tverrsnitt av Hardangerbrua, og de statiske lastkoeffisientene er forsøkt beregnet. Resultatene stemmer godt med data fra forsøket i vindtunnel, så lenge vindfeltet er glatt når det møter brutverrsnittet.