一种斜拉索气动阻力的确定方法、系统及终端设备技术方案

本发明专利技术适用于桥梁设计技术领域，公开了一种斜拉索气动阻力的确定方法、系统及终端设备，包括：获取斜拉索的尺寸信息和环境信息，环境信息包括风向角；根据尺寸信息和环境信息确定斜拉索的雷诺数，基于风洞试验，确定风向角的分区和雷诺数的分区；若雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据风向角的分区和雷诺数的分区确定斜拉索的阻力系数；若雷诺数处于临界区，则根据风向角的分区确定拟合参数值，根据拟合参数值和雷诺数，利用四次多项式拟合公式计算斜拉索的阻力系数；根据斜拉索的阻力系数、尺寸信息和环境信息计算斜拉索的气动阻力。本发明专利技术能简单、准确和高效的计算表面损伤斜拉索的气动阻力，为斜拉桥斜拉索的相关设计提供依据和参考。

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉索气动阻力的确定方法、系统及终端设备
本专利技术属于桥梁设计
，尤其涉及一种斜拉索气动阻力的确定方法、系统及终端设备。
技术介绍
斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件，其风荷载设计在桥梁抗风设计中具有重要意义，目前热挤聚乙烯(polyethylene，PE)半平行钢丝斜拉索是最常用的斜拉索形式。目前，对斜拉索气动阻力的计算前提是斜拉索的表面光滑，但是由于斜拉索在生产、运输和安装过程中有可能受到损伤，导致斜拉索上的气动阻力实际值与理论值有一定差异，因此，这种方法会造成斜拉索气动阻力的计算结果不准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种斜拉索气动阻力的确定方法、系统及终端设备，以解决现有技术中斜拉索气动阻力的计算结果不准确的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种斜拉索气动阻力的确定方法，包括：获取斜拉索的尺寸信息和斜拉索所处的环境信息，其中环境信息包括风向角，风向角为风向与预设方向之间的角度；根据尺寸信息和环境信息确定斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定风向角的分区和雷诺数的分区；若雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据风向角的分区和雷诺数的分区确定斜拉索的阻力系数；若雷诺数处于临界区，则根据风向角的分区确定拟合参数值，并根据拟合参数值和雷诺数，利用四次多项式拟合公式，计算斜拉索的阻力系数；根据斜拉索的阻力系数、尺寸信息和环境信息计算斜拉索的气动阻力。本专利技术实施例的第二方面提供了一种斜拉索气动阻力的确定系统，包括：获取模块，用于获取斜拉索的尺寸信息和斜拉索所处的环境信息，其中环境信息包括风向角，风向角为风向与预设方向之间的角度；雷诺数确定模块，用于根据尺寸信息和环境信息确定斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定风向角的分区和雷诺数的分区；第一阻力系数确定模块，用于若雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据风向角的分区和雷诺数的分区确定斜拉索的阻力系数；第二阻力系数确定模块，用于若雷诺数处于临界区，则根据风向角的分区确定拟合参数值，并根据拟合参数值和雷诺数，利用四次多项式拟合公式，计算斜拉索的阻力系数；气动阻力计算模块，用于根据斜拉索的阻力系数、尺寸信息和环境信息计算斜拉索的气动阻力。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述斜拉索气动阻力的确定方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上所述斜拉索气动阻力的确定方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例首先获取斜拉索的尺寸信息和斜拉索所处的环境信息，环境信息包括风向角，风向角为风向与预设方向之间的角度；然后根据尺寸信息和环境信息确定斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定风向角的分区和雷诺数的分区；接着根据雷诺数的分区计算斜拉索的阻力系数，即若雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据风向角的分区和雷诺数的分区确定斜拉索的阻力系数；若雷诺数处于临界区，则根据风向角的分区确定拟合参数值，并根据拟合参数值雷诺数，利用四次多项式拟合公式，计算斜拉索的阻力系数；最后根据斜拉索的阻力系数、尺寸信息和环境信息计算斜拉索的气动阻力。本专利技术实施例能简单、准确和高效的计算表面损伤斜拉索的气动阻力，为斜拉桥斜拉索的相关设计提供依据和参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的斜拉索气动阻力的确定方法的实现流程示意图；图2是本专利技术一实施例提供的风向角的示意图；图3是本专利技术另一实施例提供的斜拉索气动阻力的确定方法的实现流程示意图；图4是本专利技术一实施例提供的表面损伤的斜拉索的断面的示意图；图5是本专利技术一实施例提供的斜拉索气动阻力的确定系统的示意框图；图6是本专利技术一实施例提供的终端设备的示意框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1是本专利技术一实施例提供的斜拉索气动阻力的确定方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。本专利技术实施例的执行主体可以是终端设备。如图1所示，该方法可以包括以下步骤：步骤S101：获取斜拉索的尺寸信息和斜拉索所处的环境信息，环境信息包括风向角，风向角为风向与预设方向之间的角度。其中，斜拉索是把斜拉桥主梁及桥面重量直接传递到塔架上的主要承重部分。一般，光滑的没有损伤的斜拉索为圆柱形，但是，斜拉索在生产、运输和安装过程中很有可能使斜拉索表面受到损伤，其中，损伤可以是划痕损伤或切面损伤等。斜拉索的尺寸信息可以包括斜拉索的横截面直径和斜拉索的长度等信息。斜拉索所处的环境信息可以包括风向角、风速和空气密度等信息。其中，风向角为风向与预设方向之间的角度。如图2所示，图中的圆形为斜拉索的横截面，三角缺口处为斜拉索表面损伤处，θ为风向角，将正对着斜拉索表面损伤处的来流风的风向角作为0度，将风向角为0度的来流风的风向作为预设方向。在本专利技术实施例中，斜拉索为待计算气动阻力的斜拉索，气动阻力也可以称为空气阻力。步骤S102：根据尺寸信息和环境信息确定斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定风向角的分区和雷诺数的分区。其中，雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。在本专利技术实施例中，可以根据尺寸信息和环境信息计算斜拉索的雷诺数，具体地，可以根据斜拉索的横截面直径、风速、空气密度和动力黏性系数(或运动黏性系数)计算斜拉索的雷诺数。雷诺数的分区包括亚临界区、临界区和超临界区，通过风洞试验，可以得到阻力系数随雷诺数的变化规律，通过阻力系数随雷诺数变化规律的不同来对雷诺数进行分区。在亚临界区，阻力系数基本不随雷诺数的变化而变化；在临界区，阻力系数随着雷诺数的增大而减小；在超临界区，阻力系数基本也不随雷诺数的变化而变化。亚临界区的雷诺数小于临界区的雷诺数，超临界区的雷诺数大于临界区的雷诺数。确定风向角的分区可以是根据风洞试验得到的试验风向角分区对应的试验风向角的范围确定所述风向角属于哪一个分区。确定雷诺数的分区可以是首先确定雷诺数属于该风向角的分区对应的哪一个雷诺数范围，然后根据风向角的分区和雷诺数属于的雷诺数范围确定雷诺数的分区。风洞试验是在风洞的高速段中进行的。该风洞为一串联双试验段回/直流边界层风洞。其高速试验段宽2.2米，高2米，长5米。通过调节风速实现雷诺数的变化，同时记录风洞内的温度、湿度和气压，计算不同风速和斜拉索尺寸对应的雷诺数以及阻力系数等信息。步骤S103：若雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据风向角的分区和雷诺数的分区确定斜拉索的阻力系数。在本专利技术实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，包括：获取斜拉索的尺寸信息和所述斜拉索所处的环境信息，其中所述环境信息包括风向角，所述风向角为风向与预设方向之间的角度；根据所述尺寸信息和所述环境信息确定所述斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定所述风向角的分区和所述雷诺数的分区；若所述雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据所述风向角的分区和所述雷诺数的分区确定所述斜拉索的阻力系数；若所述雷诺数处于临界区，则根据所述风向角的分区确定拟合参数值，并根据所述拟合参数值和所述雷诺数，利用四次多项式拟合公式，计算所述斜拉索的阻力系数；根据所述斜拉索的阻力系数、所述尺寸信息和所述环境信息计算所述斜拉索的气动阻力。

【技术特征摘要】
1.一种斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，包括：获取斜拉索的尺寸信息和所述斜拉索所处的环境信息，其中所述环境信息包括风向角，所述风向角为风向与预设方向之间的角度；根据所述尺寸信息和所述环境信息确定所述斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定所述风向角的分区和所述雷诺数的分区；若所述雷诺数处于亚临界区或超临界区，则根据所述风向角的分区和所述雷诺数的分区确定所述斜拉索的阻力系数；若所述雷诺数处于临界区，则根据所述风向角的分区确定拟合参数值，并根据所述拟合参数值和所述雷诺数，利用四次多项式拟合公式，计算所述斜拉索的阻力系数；根据所述斜拉索的阻力系数、所述尺寸信息和所述环境信息计算所述斜拉索的气动阻力。2.根据权利要求1所述的斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，在所述获取斜拉索的尺寸信息和所述斜拉索所处的环境信息之前，还包括：获取试验斜拉索模型在不同试验风向角下的试验雷诺数与试验阻力系数的对应关系，其中所述试验斜拉索模型与所述斜拉索的表面损伤类型相同；根据所述不同试验风向角下的试验雷诺数与试验阻力系数的对应关系，对试验风向角进行分区得到试验风向角分区，对试验雷诺数进行分区得到试验雷诺数分区，并得到试验风向角分区、试验雷诺数分区与试验雷诺数范围的对应关系，所述试验雷诺数分区包括亚临界区、临界区和超临界区；若试验雷诺数处于亚临界区或超临界区，则获取试验风向角分区、试验雷诺数分区与试验阻力系数的对应关系；若试验雷诺数处于临界区，则对所述不同试验风向角下的试验雷诺数与试验阻力系数的对应关系进行四次多项式拟合计算，得到试验风向角分区与试验拟合参数值的对应关系。3.根据权利要求2所述的斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，所述尺寸信息包括所述斜拉索的横截面直径，所述环境信息还包括来流风速、空气密度和动力黏性系数；所述根据所述尺寸信息和所述环境信息确定所述斜拉索的雷诺数，并基于风洞试验，确定所述风向角确定所述雷诺数的分区，包括：根据所述横截面直径、所述来流风速、所述空气密度和所述动力黏性系数确定所述斜拉索的雷诺数；基于风洞试验，确定所述风向角的分区，并根据所述试验风向角分区、试验雷诺数分区与试验雷诺数范围的对应关系，确定所述风向角的分区和所述雷诺数对应的所述雷诺数的分区。4.根据权利要求2所述的斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，所述根据所述风向角的分区和所述雷诺数的分区确定所述斜拉索的阻力系数，包括：根据所述试验风向角分区、试验雷诺数分区与试验阻力系数的对应关系，确定所述风向角的分区和所述雷诺数的分区对应的所述斜拉索的阻力系数。5.根据权利要求2所述的斜拉索气动阻力的确定方法，其特征在于，所述根据所述风向角的分区确定拟合参数值，包括：根据所述试验风向角分区与试验拟合参数值的对应关系，确定所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆宽，张磊杰，王晓江，贾娅娅，胡波，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13