[发明专利]考虑动态交通流影响的城市高架桥附近流场数值模拟方法

权利要求书

1.一种考虑动态交通流影响的城市高架桥附近流场数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建高架桥和其周边环境的简化物理模型；

S2：参数化交通流动态特性对流场的影响；

S3：划分交通流运动对流场产生作用的范围；

S4：将交通流引起的湍流动能加载到数值模拟的控制方程中；

S5：应用计算流体力学方法，求解控制方程，进行数值模拟。

2.根据权利要求1所述的考虑动态交通流影响的城市高架桥附近流场数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S1中构建高架桥的简化物理模型的过程是：

获取高架桥的几何结构特征和关键参数，将高架桥的物理模型简化为桥面和桥墩两部分结构，将高架桥桥面物理模型构建为长方体模型，关键参数包括桥面宽度和厚度，桥面宽度为道路横断面总体宽度，厚度即为从桥墩与桥面连接处至高架桥面车行道面的高度，其中若高架桥路面两侧有声屏障设施，也应将其考虑到物理建模中。

3.根据权利要求2所述的考虑动态交通流影响的城市高架桥附近流场数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S1中构建高架桥周边环境的简化物理模型的过程是：

获取高架桥周边环境影响流场的关键结构参数，即地面街道宽度、车道数和车道宽度、两侧建筑物布局、建筑物高度及与高架桥距离，其中，道路中央绿化带及路边绿化、其他道路辅助设施均可忽略。

4.根据权利要求3所述的考虑动态交通流影响的城市高架桥附近流场数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程如下：

S21：获取交通流量、车流速度、车队组成结构数据；

S22：利用S21中获取的交通流相关数据，计算交通密度为：

${\mathrm{\η}}_T=\frac{Q}{v}$

其中，Q为交通流量，v为车队平均速度；

S23：计算车队平均阻力系数为：

$C_d={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·C_i$

其中，i为车辆种类标签，w_i为车队中i类车辆的占比，C_i为i类车辆的阻力系数；

S24：计算车队平均迎风面积为：

$A_T={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{w}_i\·A_i$

其中，i为车辆种类标签，w_i为车队中i类车辆的占比，A_i为i类车辆的阻力系数；

S25：用流体力学中的湍流动能物理量来表征交通流运动对空气流场的影响，计算式如下：

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

VIT为道路车辆运动引起的湍流动能，单位为m²/s²，δ是空气密度，单位为g/m³，C_d是车队平均阻力系数，A_T是车队平均迎风面积，单位为m²，B和H分别为是特征宽度和特征高度，表征车辆引起的湍动能的影响范围，与车辆大小有关，B值一般取车道边缘线外3～4m，H值一般取4～5m。