某干煤棚风载及体型系数数值研究

近年来,大跨度、复杂体型的空间结构迅速发展。风荷载的研究有重要的现实意义和工程价值。计算流体动力学（CFD）作为新兴的数值模拟研究方法,具有便捷、经济等优点,引起了众多同行的关注和研究。通过某干煤棚工程阐述CFD及湍流模型在建筑风环境模拟中的应用,给出该工程的风荷载表面压力系数（体型系数）,同时对数值模拟结果与风洞试验结果作分析和对比,对同类工程设计具有一定的指导意义和参考价值。     

大跨度复杂屋盖结构风荷载的大涡模拟

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(Discretizing and Synthesizing Random Flow Generation)[1]模拟风场实际的湍流边界条件,采用一种新的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的亚格子模型[2],基于Linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,对深圳新火车站进行了数值风洞模拟。并将屋盖的平均风压、脉动风压计算结果与风洞试验数据进行了比较,表明数值模拟很好地反映了大跨度屋盖表面风压的分布情况,由其得到的风压系数与风洞试验数据有较好的吻合。表明本文的DSRFG方法以及新的大涡模拟亚格子模型的数值模拟技术是一种很好的预测大型、复杂结构表面风荷载的有效方法。并为进一步发展在复杂湍流环境下大跨度屋盖结构的风荷载数值风洞技术提供参考。     

数值风洞在大跨屋盖结构风荷载确定中的应用

运用计算流体力学数值模拟技术对大跨屋盖结构表面风荷载进行了研究。对平屋面和曲面屋面表面风压分布进行了数值模拟。在此基础上,对大庆石油学院体育馆屋盖表面进行了风洞试验和数值模拟的对比研究,并对大射电望远镜FAST反射面的风压分布及其周围流场进行了数值模拟,为该工程的结构抗风设计提供了参考。     

厦门市文化艺术中心综合楼屋顶膜结构风压数值模拟

大跨屋盖结构形体多为复杂曲面，荷载规范的规定往往不能满足设计需求，风荷载的确定需借助于其他手段，而CFD数值模拟是近年来兴起的一种风荷载研究手段．本文基于FLUENT平台，对厦门文化艺术中心共享综合楼屋顶膜结构进行了数值风洞试验研究，湍流模型采用雷诺应力（RSM）模型．数值模拟结果表明，膜结构表面风压分布与其表面形状密切相关，在曲率变化大的局部区域风压变化也很剧烈，在设计时需引起相当重视．同时结合屋盖周围的流场特点，对屋盖表面平均风压的分布规律进行了分析，并根据不同风向下风压分布特性对膜结构表面进行了分区，并给出可供工程设计参考的分区风载体型系数．基于以上工作，说明CFD数值模拟为复杂工程提供辅助设计信息是可行的．     

应县木塔风压分布的风洞试验与CFD模拟研究

风荷载作用下高耸古木塔的结构安全在建筑遗产保护领域备受关注.为了研究古木塔风压分布特性,开展了应县木塔的1:50刚性模型风洞试验,并进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟分析.提出复杂中式高耸古木塔的几何建模与网格尺寸划分策略,并使用雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方法对木塔的表面风压进行预测,分析木塔...     

温州东海广场风荷载数值模拟与风洞试验研究

对温州东海广场工程这一具有较大截面长宽比的复杂高层建筑进行了风荷载数值模拟和风洞试验研究。首先,在工程预研阶段用数值模拟方法计算得到了主要风向角工况下结构表面的平均风荷载分布。然后,参考数值模拟计算结果,引导进行风荷载风洞试验的测点布置方案,进行风洞模拟试验研究。最后,将数值计算结果和风洞试验数据进行了对比,显示数值模拟计算和风洞试验结果两者吻合较好。研究表明,综合采用数值模拟和风洞试验研究,可以较为准确地把握复杂建筑结构的风荷载分布,这种方法有助于提高结构抗风研究的水平。     

大跨球形穹顶风压分布的CFD模拟

为研究大跨球形穹顶的风压分布,采用计算流体动力学((CFD)方法对某发电厂圆形煤仓周围风场进行了数值模拟.计算半球形结构的风荷载并与风洞试验数据进行比较,结果验证了CFD方法用于模拟该类建筑风荷载的可靠性.通过算例,分析讨论了筒仓高跨比、穹顶高跨比及帽顶对煤仓球形穹顶风压分布的影响,为煤仓穹顶的结构分析提供了合理的风荷载参数.     

广播电视发射塔绕流场及表面风压特性分析

本文基于CFD数值模拟平台Fluent,采用完全结构化网格,选用SST k-ω湍流模型对广播电视发射塔的外流场进行了模拟,得到发射塔的绕流场和表面风压分布。对比风洞试验的表面风压系数,数值模拟结果除了部分测点在纬向角90°附近的压力系数相差较大外,其余位置与试验结果基本吻合。通过对流场迹线图分析研究,发现发射塔各圆台塔段均发生了不同程度的流动分离。基于发射塔的表面风压分布,得到了数值模拟各测点位置的体型系数,其值与高耸规范取值很匹配,较风洞试验结果偏安全。对于类似结构电视塔的初步设计或既有结构核算,可采用CFD模拟获取其风荷载计算参数。     

有干扰的大跨度体育场屋盖表面风荷载特性研究

针对大跨度悬挑屋盖结构风荷载特征的复杂性,进行了缩尺比为1:100的某体育场刚性模型风洞试验研究,得到了屋面结构上平均及脉动风压分布系数、同一测压点上下表面脉动风压相关系数以及不同距离测压点上脉动风压的相干函数,分析了同步和异步测量对计算结果造成的差别。通过对比体育场屋盖上离体育馆较近的测点与其他处测点的风压特性,评估体育馆对体育场风荷载的影响程度,为结构的抗风设计提供了依据。     

大跨度镂空网格结构风荷载研究

通过实体风洞试验与数值风洞模拟结果的对比分析,论证了数值风洞模拟方法应用于镂空网格结构平均风荷载模拟的可行性。通过对比分析箱形截面、工字形截面、平板壳截面对镂空网格结构平均风荷载模拟结果的影响,论证了在镂空网格结构数值风洞模拟中可将窄翼缘工字形截面简化为箱形截面。最后,以实际项目为背景,研究了大跨度镂空网格结构的风荷载特性。结果表明,镂空网格结构的水平风荷载较大,对结构设计影响明显。     

大型储煤仓结构的群体风荷载研究

分别采用风洞测试及CFD数值模拟手段对某大型储煤仓群体风效应进行了研究,基于刚性模型测压试验,分别测试了储煤仓表面的外部风压,进而对群体圆壳结构表面的平均体型系数分布、风压均方根分布等进行分析,给出了可直接用于主体结构设计的抗风设计参数。基于CFD数值模拟,计算得到关键风向角下煤仓周围流场分布情况,并通过比较煤仓表面的平均体型系数分布对模拟结果进行验证。     

风致内外压下圆弧形落地大跨屋盖结构风荷载特性

对某墙面开洞的圆弧形落地大跨钢屋盖机场航站楼风荷载特性进行了风洞试验研究;基于计算流体力学软件FIUENT 6.3,采用RNG ?κ-ε?湍流模型对墙面开洞屋盖结构的内外表面平均风压系数分布、分区净体型系数、风速矢量以及风场流迹线等风荷载特性进行了系统研究,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行比较分析。结果表明:数值模拟的净体型系数和平均风压系数分布规律与试验结果吻合良好;墙面洞口全开的情况下,由于迎风洞口与背风洞口处压力差的作用,屋盖内表面风压均表现为风吸力,风压分布亦受到洞口的影响;墙面洞口对屋盖上表面平均风压系数分布影响较小;屋盖迎风挑檐区域受到风荷载下顶上吸的叠加作用,最大净体型系数达-2.83。     

倒伞形挑篷群体风荷载试验研究

以某实际结构工程为背景,在同济大学的TJ-3大气边界层风洞中对26个倒伞形挑篷群体结构进行了测压试验,得到了挑篷群上的平均风压系数、脉动风压系数、典型风向角下的分块体型系数和倾覆力矩系数,讨论了挑篷上表面、下表面和净风压的风压分布特性和最不利风向,并分析了挑篷间的相互气动干扰效应.结果表明,挑篷上的风荷载主要以向上的合...     

Wind tunnel study of a cone-like shaped roof: Reynolds number effects

This paper describes the results of wind tunnel tests performed on a cone-like shaped roof characterised by multiple curved surfaces. Surface pressure measurements were carried out by high-frequency scanners. In particular, Reynolds number and surface roughness effects on the mean pressure distribution and on its unsteady components have been analysed. Methodologies were found in order to validate the wind tunnel wind load measures performed on scale models having the typology of building roofs with curved surfaces.     

高低跨柱面屋盖的风荷载特性研究

区别于标准等高柱面双跨屋盖的风荷载特性,不等高屋盖之间形成较强的干扰作用,形成特有的分布形态和数值。针对高低跨柱面屋盖结构,采用风洞试验方法进行测压试验,获得全风向角下的测压数据,并对典型风向角下的平均风压、脉动风压和全风向极值风压的分布特性进行分析。结果表明,尽管屋盖表面平均风压以负压为主,但是受到屋盖高跨部分与低跨部分相互之间的干扰效应,生成区别于等高柱面双跨屋盖的气流分离与再附效应,特别对于檐口、屋脊及屋檐角部位置,会出现负压极值乃至局部负压梯度极值。     

北辰B5区公建风荷载风洞试验研究

北辰B5区公建是一体型复杂的大底盘双塔楼建筑,为准确地把握建筑物的风载体型系数和风压值,对其进行了风洞试验。详细介绍了风洞模拟试验的相似条件和试验方法,并给出了不同风向角下建筑的风压分布规律,通过试验得出:两个曲面塔楼结构,其基本呈低层风载荷小、高层风载荷大的特点;在双塔楼内侧相当面积上,由于夹道风的原因,出现了无论何种风向角都为负压的现象;在建筑的各个拐角处,由于气流流动复杂,其风压值一般较其他位置偏大,在结构设计中应予以考虑。     

深圳机场航站楼扩建工程风压风洞试验研究

本文介绍了深圳机场航站楼扩建工程外墙表面及屋面风压的风洞试验结果，分析了该楼屋面风压的分布规律及几个重要的影响因素。试验结果表明：大型屋面风荷载主要集中在屋面悬挑部分，尤其是前缘处；前缘处的负压最大且变化剧烈，其值与悬挑长度、悬挑部分水平倾角、前缘外形等有关。     

四面坡顶轻钢空旷结构表面风压数值模拟

采用基于CFD的数值模拟技术和RNG k-ε湍流模型对一四面坡顶轻钢空旷结构进行了静力风荷载数值模拟,主要考虑了风向角的变化,得到了结构表面的风压分布,并进行了对比分析.该结构表面风压分布不均匀,局部风压较大;风向角对结构表面风压分布具有一定影响.最后,根据分析结果提出了该类结构表面风压的分区方法.     

开洞大型超高单层厂房墙面及排架风载体型系数研究

对不同开洞工况下的超高单层厂房模型进行风洞试验,研究不同开洞工况对厂房纵墙内外表面风压分布的影响,给出风压体型系数沿纵墙长度方向的变化规律并与规范值进行对比。试验结果表明：当山墙单一开洞时,对外风压分布影响不大;当两端山墙均开大洞时,纵墙内外表面风压沿来流方向衰减较快;山墙单一开洞会导致纵墙所受的极值风压增大,靠近开洞山墙的纵墙端部受风荷载较大,可以称之为端部效应;对山墙单一开洞厂房,纵墙在近开洞的端部区和其他区的最不利负风压（吸力）分别出现在0°（开洞墙面为正迎风面）和15°风向角;对于两端同时开洞工况,两端部区最不利负风压（吸力）出现在45°和135°风向角,非端部区则出现在150°风向角;所有工况中以较小开洞工况受力最为不利;对于迎风端部区排架水平受力最不利的工况为两端山墙都开大洞的情况。