单体建筑及建筑群表面风压计算的湍流模型研究

湍流模型是建筑表面风压数值计算精度的重要影响因素之一。本文针对低层单体建筑和并列式建筑群,在0°~90°多个风向角下,基于雷诺平均法的RNG k-ε、Realizable k-ε和SST k-ω3种湍流模型,对建筑表面风压开展数值计算,并与日本东京工艺大学的风洞实验结果对比,检验不同模型的计算精度。结果表明,Realizable k-ε模型和SST k-ω模型对建筑迎背风面的平均风压及风压差系数和测点风压系数计算精度较高,可用于单体建筑及建筑群的表面风压数值计算。     

覆冰输电导线气动力特性模拟的合理模型

对覆冰导线风洞试验的数值模拟和参数分析是获取气动参数的主要手段。进行了覆冰输电线气动参数数值模拟的几何建模、网格划分、边界条件的选取、湍流模型的选取、求解参数设置等分析研究。明确了加密区首层厚度、层数、厚度、形状及加密条带等对计算结果的影响,得到了合适的网格模型。对k-ε湍流模型、k-ω湍流模型、Realizable k-ε湍流模型、Reynolds应力湍流模型及SSTk-ω湍流模型的分析,表明k-ω模型虽然能较好地模拟覆冰输电线的气动力特性,但是对参数比较敏感。k-ε湍流模型的是模拟覆冰输电线气动参数的最合理模型。     

基于数值模拟的某通信塔风荷载体型系数研究

基于Fluent软件平台,采用混合网格进行划分,选用Realizable k-ε湍流模型对某移动通信塔的风场进行三维数值模拟研究,考虑风向角的变化,每隔15°模拟一次,得到通信塔各风向表面平均风压的分布结果:以此为基础,在塔体表面沿高度计算分段风压体型系数,将结果与现行规范进行比较分析并讨论模拟结果的合理性.研究分析表明,数值模拟得到风压系数随风向角的变化而变化,与规范取值吻合且略大于规范取值,为移动通信塔类结构风振计算提供合理的风压体型系数.     

相邻低层四坡屋面房屋在风荷载下的相互干扰作用

采用数值模拟方法,结合风洞模型试验对两栋低层四坡屋面房屋周围的风场及表面风压进行了计算和分析,数值模拟基于Reynolds时均方程和可实现k-ε湍流模型,采用了具有良好拓扑性能的非结构四面体网格,FLUENT软件实现了流场的数值求解.在单体计算结果和风洞试验结果有较好吻合的前提下,获得了有相邻建筑干扰的情况下,低层四坡屋面房屋的表面风压的变化规律,结论可直接供工程设计参考.     

数值模拟大气边界层风洞中湍流模型的比较

风洞模拟试验是风工程研究的一种重要手段,在对大气边界层风洞进行数值模拟的时候,湍流模型的选取是影响模拟计算结果的至关重要的因素之一,本文针对大气边界层的风洞模型为考察对象对湍流模型进行了考察,考虑了各种湍流模型对计算结果的影响,并与实验结果进行了对比,旨在得出大气边界层风洞模拟中比较适合的湍流模型。研究发现在模拟大气边界层的风洞时,一般宜采用RNG k-ε模型,在计算资源和时间允许的情况下,建议使用雷诺应力模型。     

复杂环境下组合形体大悬挑建筑的风压和风效应分析

针对实际工程,构建复杂大跨空间结构三维模型.采用基于雷诺应力平均法的SST k-ε湍流模型,运用FLUENT软件数值模拟结构周围风场绕流,计算不同风向角下的结构风压系数和风载体型系数.基于ANSYS软件建立结构有限元力学模型,施加数值模拟所得的风压时程和风载体型系数,计算分析结构风致动力响应,与风洞实验的结果进行对比分析,得到结构表面的风压分布和结构竖向反力.     

近壁区网格Δy对TTU建筑风场湍流计算的影响

为了研究近壁区网格厚度Δy对建筑物风场绕流时湍流计算结果的影响,提高k-ε EARSM湍流模型用于建筑物数值风洞模拟的准确性,结合TTU试验建筑的实测数据,以Δy为参数进行了数值风洞模拟。对k-ε EARSM的雷诺方程进行了解析,并推导了Δy的简化计算公式。基于准稳态时步逼近技术,计算了(y=0.001、0.005、0.01、0.05和0.1 m等5种工况下的时均流态,对绕流特征、湍动能分布和中轴线脉动风压系数、平均风压系数进行了比较。研究表明,过小的Δy会导致高湍动区渗透进入近壁区,计算稳定性变差;过大的Δy则会降低高湍动区计算结果的准确性。据此,给出兼顾模拟精度与计算稳定性要求的Δy变化范围为0.01～0.05 m;并给出了Δy上限值的经验计算公式。     

大跨度结构风荷载的风洞试验和CFD数值模拟研究

针对某大跨度结构,进行动态测压风洞试验和风荷载数值模拟研究。通过风洞试验,给出了该大跨度体育馆屋面及四周立面表面的风压系数,并分析了风压分布的特征,为该工程的主体和围护结构抗风设计提供详细的风荷载数据。通过数值模拟研究,探讨复杂体型建筑表面平均风压CFD数值模拟的可行性,提出了应用于复杂工程CFD数值模拟时的网格划分方法,有效地减少了多个风向角时的建模工作量。计算结果表明,体育馆表面的风压与风洞试验结果基本一致;在局部区域存在较大误差。最后比较了网格密度、湍流模型对数值计算精度的影响。CFD数值模拟简洁、高效,能获得丰富的数据成果,可以用于复杂工程的平均风荷载研究。     

大跨屋盖结构表面平均风压的数值模拟研究

选取TTU建筑现场实测和刚性模型风洞试验屋面风压数据作为比较标准,验证了CFD方法模拟低层大跨屋盖表面平均风压的可靠性,并讨论了湍流模型的选取对模拟结果的影响。在数值模拟中采用雷诺时均湍流模拟方法和RNG k-ε两方程湍流模型,结合缩尺模型风洞试验,研究了曲面大跨屋盖表面风压分布。比较了有无背景建筑和正面是否开洞等不同工况下,曲面大跨屋盖内、外压分布的异同点,为该类结构抗风设计提供了依据。     

考虑风场干扰的喇叭形悬挑钢结构设计风荷载

为获得喇叭形悬挑钢结构的设计风荷载值,考虑临近建筑的风场干扰效应进行了数值风洞模拟。文章通过建立完整的风环境模型,采用非线性k-ε-EARSM湍流模型开展了数值风洞模拟,研究了流场特征、风压系数和不同风向角下建筑表面的风压及风荷载合力的变化规律。研究表明:在最不利风向角的迎风面上,结构悬挑部位内表面的风压系数在2.0左右,且结构受到明显的竖向升力作用;在其他风向角下,受周边建筑风场干扰影响,结构内外表面风压大都呈现相互抵消趋势。计算结果为风压系数,结合相关规范,为设计提供参考意见。