遮挡效应对行列式住区建筑风压差的影响

研究建筑间遮挡效应对自然通风的影响,是优化住区设计、建设绿色住区和实现节能减排的重要问题。本文针对南方城市典型行列式住区,采用FLUENT软件建立119种不同参数的数值模型,通过TPUAD风洞实验数据验证模拟方法可靠性,通过模拟获取各模型的建筑风压差。分析发现,无遮挡单栋建筑风压差系数与建筑特征长度成正比,与建筑高度成反比。行列式布局对建筑风压差的遮挡效应表征参数为风向偏转角、分离距离、遮挡面积比和遮挡量。本文提出行列式住区的建筑风压差参数化模型,该模型可用于方案总平阶段的风环境评估和自然通风设计。     

板式建筑通风廊道的多角度构成对风环境的影响

为考察板式建筑构成的通风廊道对风环境的影响及其内在机理,本文以既有的风洞实验为基础,采用单一因素的建筑夹角变化构建典型建筑通风廊道模型,形成0°到180°共12个模拟工况。采用精细的六面体网格实施数值模拟,考虑计算域的水平均匀性和网格无关性并进行实验验证。结论表明风环境变化规律与建筑迎风面积变化显著相关;认为建筑角隅风是廊道中高风速的主要组成部分,上游位置角隅风大导致扩张型廊道的最大风速较汇聚型大;15°和30°2个工况在整个通道内K值小于1,无文丘里效应。同时,文章依据通风廊道的风速分布分析结果为建筑和规划领域提供了指导性的布局依据。     

基于CFD不同湍流模型的超高层连体结构风荷载和流场对比研究

超高层三塔连体建筑的主塔由于两子塔和裙楼的干扰效应,其风荷载的确定相比单个超高层建筑更加复杂。本文主要基于CFD方法,采用了标准κ-ε、RNGκ-ε、SSTκ-ω、大涡模拟(LES)四种不同的湍流模型对某超高层三塔连体建筑进行了不同风向角下的数值模拟计算,并与风洞试验数据作对比,验证了数值模拟的有效性。结果表明:不同湍流模型对该三塔连体建筑上游影响并不明显,κ-ε和SSTκ-ω模型计算结果较为接近,尾流呈现对称分布,而RNGκ-ε和LES结果较为接近,尾流呈现非对称涡状分布;不同湍流模型计算得到的迎风面风压值大致相同,背风面和侧风面风压系数值有一定波动;主塔迎风面风压极大值出现在塔高2/3高度左右,两侧同一高度处出现极大值,且与风洞实验规律一致,屋顶棱角尖锐部位压力线较密集;整体体型系数的取值需要考虑主塔两侧的子塔遮挡效应。     

风力机翼型气动力特性模拟精度的影响因素

本文以风力机翼型的气动力特性为研究对象,分别建立了多面体和六面体两种体网格模型,并分别在S-A和SST k-ω湍流模型下进行CFD模拟,还与风洞试验结果进行对比。计算结果表明SST k-ω湍流模型的计算结果相对于S-A模型与风洞试验值更为接近,六面体网格模型的计算结果相对于多面体网格模型与风洞试验值更为接近,并且所划分的网格质量越好CFD模拟得越准确。将等截面模型的风洞实验结果或CFD模拟结果应用于真实叶片的气动力特性计算是比较合理的。     

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,分析木塔的风压分布特性,与风洞试验结果进行对比,并考察风场经过木塔时的流动行为。研究表明：木塔迎风面中上部产生较大风压力,且沿风场的流动方向变小至侧风面转为风吸力,而屋顶风均受风吸力作用;利用Revit软件可准确高效地对具有复杂构型的中式古木塔进行几何建模与处理;对比分析发现,基于RANS的Realizable k-ε湍流模型的CFD技术,可以准确预测木塔表面风压力。     

典型建筑幕墙开窗通风的CFD计算

应用基于CFD的数值风洞技术对某幕墙建筑房间单元的通风特性进行了分析,气流的计算采用标准k-ε湍流模型,模拟结果表明,在幕墙的凹面倒边开窗比在幕墙正面开窗具有更佳的通风效果。     

面向方案阶段的建筑室外风环境参数化模拟探索

文中主要研究构建建筑室外风环境参数化模拟方法和工具,为建筑室外风环境优化设计提供技术支撑与案例参考。研究综合应用建筑环境信息建模技术、参数化编程技术和CFD仿真模拟技术,基于OpenFoam在Grasshopper平台中建构了室外风环境参数化模拟模型,通过实测验证模型准确性,并结合寒地某建筑实践项目展开了应用验证。结果表明建筑室外风环境参数化模拟能够显著提高室外风环境模拟效率,精度较好。项目建构的建筑室外风环境参数化模拟方法和工具适于方案创作阶段的建筑设计多方案比较,可为建筑室外风环境优化设计决策制定提供技术支撑,改善建筑室外风环境品质。     

基于大涡模拟的超高层双塔建筑风荷载特性研究

随着建筑技术和建筑材料的不断发展,出现了越来越多的超高层建筑,其中有些是双塔形式的建筑。风荷载是这类结构重要的控制荷载,双塔建筑之间风荷载的干扰作用复杂,GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》没有作出明确的规定。要对建筑进行精细化分析,必须详细了解其风荷载特性。基于风洞试验和数值风洞模拟,对双塔建筑的风荷载特性进行研究。利用谐波合成法得到数值风洞的入口脉动风速,基于大涡模拟得到双塔建筑的阻力系数、升力系数、风荷载功率谱及双塔之间的干扰作用,并将计算结果与刚性模型测压试验的结果进行对比,各工况结果吻合良好。     

大空间建筑模型上送风空调数值模拟

论述了CFD模拟大空间建筑室内空气流动的必要性，对采用上送风方式的大空间建筑空调模型室内空气流动的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了分析。     

基于室外风环境CFD模拟的建筑规划设计

立足于优化建筑小区规划设计的理念,介绍了如何建立适合建筑小区模拟的模型与相应的边界条件.通过建筑小区自然通风的CFD模拟实例,说明了评价室外风环境的方法,以及如何在建筑规划设计前期与建筑方案结合,及时评价小区风环境设计的合理性.建筑小区风环境CFD模拟在规划前期的介入,对建筑规划设计的优化具有指导建议.     

台风风场作用下体育场罩棚风压分布风洞试验研究

通过刚性模型测压风洞试验研究了台风风场高湍流、强变异性等特征对大跨结构风压分布特性的影响。以某体育场罩棚为原型制作1∶300刚性模型,进行了常规B类风场和台风风场作用下的测压对比试验。基于试验数据,从测点风压和总体升力角度对两类风场作用下体育场罩棚结构的风压分布总体特性进行了分析,重点比较了典型测点在典型风向角下的风压分布规律及相互关系。结果表明：两类风场作用下平均风压的分布规律基本类似,但各风向角下台风风场中的屋盖总体升力比B类风场增大8%~25%;台风风场的高湍流特性导致基于极值负风压求得的各风向角下屋盖总体升力比B类风场大27%~46%,各测点的极值风压均明显高于常规B类风场作用下的对应值,比值约为1.13~1.70,因此对于台风多发地区的大型体育场屋盖设计,必须考虑台风风场高湍流所致的脉动风压增大效应。     

从风环境试验看建筑群对自身风环境的影响——深圳福田商城建筑风洞风环境试验研究

本文作者从建筑风环境的试验目的和评价标准出发 ,以试验原始数据为基础 ,对自成一个建筑群的深圳福田商城的风洞风环境试验结果进行了分析。     

罩棚式低矮房屋屋面风荷载特性及气动抗风措施研究

采用模型的风洞试验详细研究了矩形和圆形罩棚屋面结构的平均风压和峰值风压分布特征,分析了屋面风致破坏的主要原因,在此基础上实施了7种不同的屋面局部修改方案的对比试验,从中筛选出可以有效消减屋面风荷载的抗风措施。两种平顶矩形和圆形罩棚屋面结构均以负压为主,试验测得两结构屋面的最高平均负压系数分别为-1.83和-0.97,相应最高极值负压系数为-5.41和-3.11,结果远高于GB 50009-2001《建筑荷载规范》推荐的平均风压乘以阵风系数的方法,这显示规范中的阵风系数方法并不适合于计算该类屋面结构的风压值。根据分析结果给出了平顶矩形和圆形罩棚屋面结构风压体型系数取值的建议值,采用斜切角形式的屋檐或在屋面板和侧面围板交界处开贯通透风槽方式可以使屋面风敏感区域的极值负压削减25%~35%。     

城市风环境之探讨

针对建筑风环境涉及行人的安全和舒适,小区气候和居民健康,绿色建筑与节能,污染物的扩散与空气自净等问题,提出了一些改善城市风环境的措施和办法,从而改善城市大环境下的微气候.     

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。     

热力效应作用下小区风环境风洞试验研究

温度作为影响城市舒适度的主要因素之一,对流场的作用机理到目前为止尚不明确。为揭示温度场对流场的影响规律,基于大尺寸风洞,对不同热力条件下的平均风进行试验研究,得出不同理查逊数R_b作用下的人行高度风速、相关测点顺风向速度和雷诺剪切应力分布并进行详细分析。以长沙市某小区为研究背景,探究了不同热力效应下人行高度风场的分布规律,获取了热力条件下典型测点的相关性系数,并利用超越概率的方法定量评估了热力效应下的小区人行高度风环境。结果表明:在-0.38<R_b<0范围内,空风洞流场随着热力效应增大,在近地面风速增长相对较大,且随着高度的增加其增幅逐渐减缓; 实际中小区人行高度风环境受温度影响整体较小,主要影响集中在风速比0.6以下,最大均方根为0.635,风速比在0.6以上时温度对风速影响效果相对较小; 热力效应对人行高度风场的相关性与舒适度影响较小,其最大影响值分别为8%和3.87%。     

Energy output estimation for small-scale wind power generators using Weibull-representative wind data

Estimation of energy output for small-scale wind power generators is the subject of this article. Monthly wind energy production is estimated using the Weibull-representative wind data for a total of 96 months, from 5 different locations in the world. The Weibull parameters are determined based on the wind distribution statistics calculated from the measured data, using the gamma function. The wind data in relative frequency format is obtained from these calculated Weibull parameters. The wind speed data in time-series format and the Weibull-representative wind speed data are used to calculate the wind energy output of a specific wind turbine. The monthly energy outputs calculated from the time-series and the Weibull-representative data are compared. It is shown that the Weibull-representative data estimate the wind energy output very accurately. The overall error in estimation of monthly energy outputs for the total 96 months is 2.79%.     

桥梁风工程研究探讨

详细的分析了风对桥梁结构的静力、动力作用方式,系统的阐述了桥梁风工程的现场实测、风洞实验和数值模拟三种研究方法,以期为桥梁抗风的进一步研究提供理论基础。     

多风向多目标等效静风荷载分析方法及应用

针对大跨空间结构中多振型参与风振响应特点和工程应用需要,提出针对多个风向的多目标等效静风荷载分析方法。根据所有风向的平均风荷载（或者风振响应极值）分布之间的相似性指标,将所有风向分为若干个风向区,计算各风向区的风振包络响应;在每个风向区内,选择平均风荷载分布和结构主导振型惯性力作为构造多目标等效静风荷载的基本向量,根据最小二乘法,得到基本向量的最优组合系数,从而得到针对多个风向、多个等效目标的等效静风荷载。将该方法用于某大型科技新馆,分析结果表明：根据各风向下屋面平均风压系数分布间的相关系数,36个风向角仅需分成3个风向区,且各风向区等效静风荷载作用下的静力响应与实际动力响应包络响应吻合较好,验证了所提方法的计算精度和工程应用的便利性。     

建筑结构基本风速和基本风压问题浅析

重点介绍了确定基本风速和基本风压的标准,包括地面粗糙度类别、标准高度、标准重现期、平均风的时距、最大风速的样本取法以及概率分布类型,以使工程设计人员对我国规范基本风速和基本风压的取值有一个更深刻的认识。