大跨度椭圆形双曲屋盖风驱雨压干扰效应

基于欧拉-欧拉方法,依托数值模拟平台,对大跨度椭圆形双曲屋盖结构进行干扰效应的风驱雨压分布特性研究。在施扰建筑的干扰作用下,通过控制两建筑之间的不同高度差、不同间距、不同风速,研究大跨度椭圆形双曲屋盖表面风驱雨压分布特性规律。随着两建筑之间的高度差增大,屋盖表面压力系数值减小,当高度差为0时,目标建筑的屋盖所受到的压力最大;两建筑之间的间距对屋盖表面风压有一定的影响,迎风前缘的一部分屋盖受吸力作用,其他区域均为压力作用;风速对屋盖两侧的压力影响较大,屋盖两侧所受到的压力随着风速增大而增大,且屋盖纵向两端的压力最大。     

正弦波动来流条件下复杂结构建筑表面风压分布

对正弦波动来流条件下三维复杂结构建筑物表面风压分布进行了风洞实验测量和数值模拟研究.通过对风洞动力系统的变频调节,实现了正弦来流的周期和振幅变化.采用Realizable k-ε(模型和SIMPLE算法进行了数值模拟.结果显示:来流的正弦波动对建筑表面的风压分布具有显著的影响,与定常平均来流对比,风压系数变化平均达15%.局部最大值达45%;正弦来流对屋面各测点风压系数的影响程度随正弦来流周期的减小而增大,随来流振幅的增加而增大;受影响较大的测点出现在屋面迎风侧流动分离区.     

基于流固耦合的膜结构风压系数

为了研究流固耦合对膜结构风压系数的影响规律,利用计算流体动力学(CFD)软件,计算了不同水平风向角双坡屋面的风压系数,并与风洞试验数据进行了比较,进而在考虑流固耦合作用下,研究了膜结构风压系数.结果表明:CFD软件可以预测双坡屋面的风压系数;考虑流固耦合作用后,膜表面风压系数的分布和大小发生变化;膜的初始预应力对风压系数也有影响;随风速增加,膜结构变形模式也发生变化.     

高层住宅建筑体型系数对其中庭通风的影响

采用基于三维、RNG k-ε湍流模型的CFD方法,模拟了具有中庭的高层住宅建筑模型在风压和热压共同作用下的通风特性.并在低速风洞中进行了实验测量,验证了本数值模拟方法的可行性.针对4种不同体型系数下的高层住宅建筑,分析了在相同的建筑面积、外风场流速、建筑内发热量、中庭尺寸及相同的吹风角度条件下,中庭空间的自然通风特性及邻室房间的通风效果.结果表明,中庭式高层住宅建筑外体型系数越大,越有利于自然通风,为城市高层住宅建筑节能与人居环境的优化设计提供了理论依据.     

单体房间室内通风多影响因素的试验研究

针对受多种因素影响的单体房间风压通风问题,通过一系列风洞试验并结合数值模拟手段,分析改变窗墙比、前后建筑表面风压差、进出风口面积比和前后开孔相对位置这4个因素对室内通风量的影响.获得了描述通风量与窗墙比、风压差之间关系的经验公式,引入新参数使其能够反映进出风口面积比和前后开孔相对位置改变的影响.研究结果表明：通风量与窗墙比成正比关系;通风量随着建筑物前后表面风压差的增大而增大;当总窗墙比不变时,前后开孔面积越接近,通风效果越好.     

有风条件下自然排烟准稳态的双区模型分析

采用双区模拟思想对有风条件下自然补气、自然排烟过程准稳态进行了分析.定义了＂总风压系数＂用以评价外界环境风对自然排烟过程的影响程度,并对不同条件下的自然排烟准稳态进行了计算讨论,给出了不同总风压系数下自然排烟临界失效风速的计算表达式.结果表明：总风压系数非负时,外界风的存在提高了自然排烟的效率,其影响程度与风速、火源功率、排烟口面积有关;总风压系数为负时,外界风的存在降低了自然排烟的效率,但只要外界风速不超过临界失效风速,自然排烟就是有效的,其准稳态时的烟层界面高度要低于无风时的烟层界面高度.因此,在启动建筑自然排烟系统时,应对补气口、排烟口位置进行选择,尽量使总风压系数为正,以提高排烟效率.     

风荷载作用下围护结构表面风压分布及局部体型系数数值模拟研究

为了从围护结构风压分布和风荷载局部体型系数角度研究建筑围护结构抗风性能,基于计算流体力学方法(CFD),利用scSTREAM平台,分别采用k-ε,RNG k-ε湍流模型对CARRC高层建筑标准模型进行模拟,并将数值模拟与试验结果对比分析,验证scSTREAM平台模拟计算的可行性,表明RNG k-ε湍流模型具有更高的计算精度,因此,选择RNGk-ε湍流模型用做后续研究。然后分别建立不同风速、不同建筑体型的模型,研究其对围护结构风压分布、风荷载局部体型系数的影响。结果表明:围护结构风压分布及风荷载局部体型系数受风速影响很小,但随建筑体型改变有明显变化;对于不同高宽比、宽厚比的建筑,围护结构各表面风压分布有较大区别,且出现风荷载局部体型系数取值明显高于规范的情况指出了规范取值的不合理之处,以优化围护结构局部体型系数分区取值。     

低层双坡房屋屋面风荷载的数值研究——坡角和高宽比影响的分析

为探讨屋面坡角和房屋高宽比对低层双坡屋面房屋的屋面风荷载的影响，采用数值模拟方法并结合足尺模型测试的验证，对一系列具有不同坡角和高宽比情况的双坡屋面房屋的屋面风压分布进行了参数分析.利用基于Reynolds时均方程和可实现的k-ε湍流模型的模拟方法，得到了不同几何外形的屋面平均风压的分布曲线，总结了屋面平均风压系数随高宽比、坡角变化的基本规律.结果表明,随着屋面坡角的增大，迎风屋面的风压绝对值趋于减小，背风屋面则趋于增大，推荐坡角为15°～25°；屋面风压随房屋高宽比的增大而增大.     

沿海输电导线风压数值模拟及风洞试验分析

为研究沿海地区不同输电导线所受风压和风荷载随方位角的变化规律,首先,通过数值模拟探究了20m/s风速下低风压导线的风压分布;然后,通过风洞试验得到6种方位角工况在10,20m/s风速下低风压导线和钢芯铝绞线的阻力,并换算成垂直导线和顺导线方向的风压;最后,分析了考虑试验修正的多方位角工况下低风压导线的风荷载分配系数,为...     

兆瓦级太阳能热气流发电站风荷载的数值模拟

针对发电功率为100 MW的太阳能热气流发电系统进行几何尺寸设计,运用计算流体力学(CFD)方法对兆瓦级太阳能热气流发电站的平均风荷载进行数值模拟,得到烟囱和集热棚内、外风场和风压分布规律.根据风工程理论计算烟囱表面的压力系数和风载体型系数,与规范中圆截面构筑物的体型系数以及相关结构的风洞试验值进行比较.结果表明,模拟值与规范值基本吻合,这说明运用CFD方法对超高耸结构进行风荷载模拟是可行的.绘制体型系数曲线,研究烟囱沿圆周方向和高度方向平均风荷载的分布规律,结果表明,圆截面高耸结构的体型系数随高度的增大而减小.     

大跨度光伏跟踪支架结构风振响应特性研究

为研究大跨度光伏跟踪支架的风振响应特性,以某平单轴跟踪式光伏支架为研究对象,分析其动力学特性,采用谐波叠加法模拟脉动风速时程,通过时程分析方法对支架进行风振响应研究并考察平均风速、光伏板倾角以及风向角对光伏跟踪支架结构风振响应的影响。研究结果表明:光伏跟踪支架自振频率较低且分布集中;所有支撑组件中,檩条风致位移响应最大,主梁和立柱位移响应较小;檩条顺风向长度上位移响应具有不对称性,主梁横风向长度上位移响应与自身结构对称性一致;结构风致位移响应随着平均风速、光伏板倾角、风向角的增大而增大;负向风荷载作用下,光伏跟踪支架风振响应更剧烈,光伏板倾角从25°增大到35°时,支架的刚度会迅速降低,横向脉动风对主梁和立柱的位移响应影响很大。     

大跨柔性光伏支架结构风压特性及风振响应

大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明:在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减;随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动;光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似;相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明：安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值（包括迎、背风面）,降低幅度可达40%。     

大跨马鞍屋盖脉动风压谱特性

为研究谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系,基于风洞测压试验,分析了来流垂直于马鞍体迎风墙面时不同矢跨比和不同迎风面高度下的屋面风压分布特性,以迎风低点、迎风中点和迎风高点3个关键测点为研究对象,揭示了在旋涡作用下的脉动风压功率谱特性.分析表明:风吸力最大值出现在迎风低点附近,且风压变化梯度大;矢跨比对屋面风压的影响主要表现在屋盖后方三分之二区域,且曲率越大风吸力越大;迎风面高度越高其风吸力越大,在迎风低点附近其风吸力变化幅度达到最大;马鞍迎风高点和中点处测点风压谱表现为窄频分布,前缘以低频为主控,后缘高频段能量显著高于前缘,而迎风低点处前缘为宽频分布且随来流向后发展高频能量逐渐增大.     

Numerical simulation of mean interference effects for the interfering buildings with different heights

The mean wind-induced interference effects between two high-rise buildings, in which the interfering buildings have different heights, were numerical simulated in the terrain roughness of B and D types by the Reynolds stress equation model（RSM） of fluent. The results are in good agreement with those of the wind tunnel test. Influences of the relative arrangement of two buildings, the height of the interfering buildings and the terrain roughness upon the mean interference effects were analyzed, and the space distributions of IFcp^s on the principal building under tandem arrangement were studied. The results indicate that the lower interfering buildings can always bring larger interference factors comparing to the higher ones under tandem arrangement except that the height is larger than 1.25h, and the heights＇influence on the mean interference effects will increase as the reduced spacing of two buildings. The influence of heights will be little under stagger arrangement.     

侧风条件下电站大型冷却塔建筑群热力特性的数值模拟研究

文中首先建立了自然通风湿式冷却塔建筑群数值模拟模型,并与实验数据进行对比验证.接下来研究了不同方向侧风对冷却塔建筑群的影响,研究发现,冷却塔上风向的建筑往往会产生不利影响,而对于上风向无任何阻碍的冷却塔而言,其效率在风速为5 m/s时最低;此外,对于沿风向排列的多个冷却塔,当风速较低时,下风向的冷却塔冷却能力较高,当风速较高时则相反.最后,根据以上结论,提出了两种参照地区风资源情况对冷却塔群进行优化排布方式,冷却塔群各冷却效率有一定提升,单塔冷却效率提升最高可达3.54%.     

开孔大跨屋盖结构的内部风效应研究

结合广州航空邮件处理中心风洞试验研究了开孔大跨屋盖结构的内部风效应。分析了风致平
均内压和脉动内压的特性及产生机理，给出了估算平均内压和脉动内压的理论方法，并对典型工况的平均
内压进行了验算，试验结果与理论吻合较好。采用有限元时程分析方法对大跨网架进行了动力计算，探讨
了墙面开孔对屋盖风振响应的影响。结果表明，墙面开孔会大幅增加屋盖的静动力风荷载，以风压指标的
增幅来考虑开孔效应更具现实意义。     

基于流固耦合的大风区接触网正馈线舞动机制分析

为进一步明确挡风墙尾流影响下接触网正馈线的舞动机制,以兰新高铁接触网正馈线为研究对象,基于空气动力学理论,建立了接触网正馈线风致振动响应的分析模型。采用流固耦合方法对不同固有频率比和自由度的二维接触网正馈线模型进行了时程分析。研究结果表明:频率比和自由度对接触网正馈线的舞动幅值存在较大的影响。频率比越小,接触网正馈线的振幅受风速影响越大,接触网正馈线发生舞动时的风速范围更广。垂直单自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值大于垂直-水平两自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值,表明接触网正馈线的水平振动对垂直振动存在一定限制作用。当接触网正馈线在挡风墙尾流影响下发生振动时,正馈线的风攻角不断发生变化。迎风角较大时,正馈线垂直方向气动力幅值增大,更易引起正馈线垂直方向的大幅舞动,并将接触网正馈线的舞动模式归属为无覆冰条件下的Den Hartog舞动。研究结果进一步明确了大风区段无覆冰条件下接触网正馈线的舞动机制,为接触网正馈线舞动的防治提供一定的理论支撑。     

山区输电线路跳线风偏状态方程及临界风速研究

为研究山区微地形中的竖向风速对跳线风偏的影响,基于刚性直棒法对导线、跳线及绝缘子串增加竖向风荷载分析,确定跳线处最大风偏位移值作为风偏指标,建立风荷载作用前后跳线静力平衡平面的几何变换关系,提出了考虑竖向风速影响的跳线风偏状态方程。建立半径5 km的地形模型,包含跳线风偏事故地点与微气象站点,采用数值模拟方法将微气象站点风速推演到事故地点风速,获得了考虑微地形影响的跳线风偏闪络事故风速。将事故线路参数及竖向风速代入跳线风偏状态方程,得到跳线风偏临界水平风速,通过与事故风速进行比较验证了跳线风偏状态方程的可靠性。最后根据风偏状态方程分析竖向风速的变化对跳线风偏临界水平风速的影响。结果表明:随着竖向风速的增大,跳线风偏临界水平风速线性减小,当风攻角为20°时临界水平风速可降低16%。考虑竖向风速影响的跳线风偏临界水平风速取值较为安全,建议在山区输电线路跳线设计过程中加以考虑。