太阳能光伏板风荷载体型系数群体遮挡效应数值模拟研究

太阳能光伏电站中光伏板之间的相互遮挡会对其所受风荷载产生一定的影响。首先采用CFD对风向角γ=180°不同仰角下的固定式群体面板遮挡效应进行模拟分析,然后分别采用CFD方法对仰角θ=40°不同风向角下的固定式太阳能光伏板和跟踪式太阳能光伏板群体的风荷载体型系数进行分析比较。结果表明,小仰角下群体面板遮挡效果不如大仰角下显著;在风向角γ=0°及γ=180°下,第二排面板的体型系数最小,从第三排面板开始体型系数值增加并趋于稳定;在风向角γ=45°及γ=135°下,跟踪器面板群各面板体型系数值都要大于固定面板群,跟踪器面板之间的遮挡效果也比较差。最后,根据数值模拟分析的结果,提出了固定式太阳能面板应采用区分设计的结论。     

体型复杂围护结构风荷载的设计方法研究

本文通过对厦门国际物流中心入口大飘檐风洞试验结果进行分析,结合规范方法探讨体型复杂围护结构表面风荷载的设计方法。得出的结论是：体型复杂围护结构的风荷载依据规范公式采用数值计算方法通常难以准确获得,需要辅以风洞试验进行模拟;体型复杂围护结构的风荷载需依据风洞试验模拟并结合规范方法获得;内外或上下表面为同一片面板材料的周边开敞围护结构的风荷载可采用净风压进行设计。     

单层金属屋面光伏系统铝合金支架的抗风性能研究

光伏系统利用已有建筑屋面作为放置平台,安装倾角能够进一步提高建筑物对太阳能的利用效率,但同时也增大了光伏组件的受风面积,风荷载对光伏系统的承载能力有重要影响。我国现行规范并未对光伏系统风荷载的计算公式作出规定,因此需要确定作用于面板表面的风荷载。文章采用SST k-ω模型,考虑风向角和光伏系统在屋顶上的安装位置2个变量,计算了光伏屋面的风压系数。根据荷载组合公式计算得到实际环境中施加在光伏阵列上的风荷载,将结果与有限元分析支架系统得到的极限承载力进行对比,对光伏系统的设计是否满足要求进行了判定。研究结果可供金属屋面光伏系统铝合金支架设计提供参考。     

地面电站光伏组件风荷载体型系数的数值模拟研究

采用CFD数值模拟方法,对地面电站光伏组件0°～180°共计13个工况进行数值模拟。分析光伏组件上下表面的风压分布,进而分析光伏组件的风荷载体型系数,为光伏组件的风荷载取值提供依据。通过对海南省屯昌县某地面电站的光伏阵风列风荷载体型系数的数值模拟研究,希冀为新能源建设做出一定贡献。     

基于风洞试验和数值模拟的群体光伏支架体型系数研究

以9×5地面光伏支架矩阵为研究对象,设计制作了1:50刚性模型,在均匀湍流场中进行同步测压风洞试验,获得了群体光伏支架的风压分布规律和体型系数分布。分析了群体光伏支架风压分布规律产生的原因。利用Fluent数值模拟计算特定风向角下群体支架的体型系数分布,与风洞试验相应结果对照,计算结果表明:试验数据与数值计算结果相当,变化规律两者一致。对比了体型系数试验值与国内光伏支架设计规范的相关取值,对比结果显示:试验值与规范值总体上基本接近,局部位置试验值较规范值大。     

外凸式矩形高层建筑风压研究

针对外凸式矩形高层建筑结构外形复杂且其风荷载值无法通过建筑荷载规范直接获得的情况,以丝绸之路世界贸易中心外凸式矩形高层建筑为研究对象,通过风洞试验获得其风荷载值,并与规范给出的矩形结构体型系数进行对比,总结外凸式矩形建筑结构风荷载规律。基于Fluent软件,选用不同湍流模型,对外凸式矩形高层建筑进行数值模拟,并将计算结果与风洞试验结果进行比较,验证数值模拟方法的可行性。结果表明:该高层建筑迎风面的体型系数与规范接近; 背风面底部区域的体型系数比规范值大约70%,其他区域与规范值接近; 侧面体型系数均大于规范值,且最大负压出现在侧面; 对于外凸式矩形高层建筑结构,外凸结构风压较相邻区域增大,凹进结构的风压较相邻区域减小; 体型系数沿高度方向变化较大,凸出结构为迎风面时,其下方相邻区域体型系数比规范值小近50%; 数值计算结果与试验数据整体趋势基本一致; Realizable k-ε模型的数值模拟结果要优于Standard k-ε模型; 对于矩形高层建筑,凸出结构为迎风面时,其相邻上部区域和背风面下部区域风荷载不仅受凸出结构的影响,而且还受到凸出结构宽度的影响,其对体型系数的影响幅度为±20%之间。     

不同长宽比高层建筑沿高度分布的风荷载

针对7种长宽比高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,研究层阻力系数和层体型系数沿高度的分布特征,拟合获得层阻力系数和角度风分配系数公式,给出高层建筑x和y方向风荷载的计算公式,最后与各国规范的风荷载进行对比。研究表明迎风面的层阻力系数沿高度呈7字形分布,最大值出现在0.81～0.93建筑物高度;建筑顶部的层阻力系数较小,主要是受三维流效应影响;提出不考虑风振的矩形截面高层建筑风荷载沿高度分布的计算公式,该公式考虑了风向角、长宽比和地貌的影响,通过2520组试验数据验证了公式的有效性;各国规范迎风面风荷载沿高度呈指数或者对数变化,风洞试验值在顶部风荷载较小;背风面风荷载除GB规范呈指数分布以外,其他各国规范均沿高度不变,试验值沿高度基本不变;GB、ASCE和AIJ规范的整体风荷载和试验值比较接近,NBCC规范数值略小,而EN规范数值较大。     

平屋盖围护构件设计风荷载研究

GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中未给出复杂体型且重要建筑物的风荷载局部体型系数,此类建筑物的风荷载需通过风洞试验确定。基于此,提出了基于风洞试验的围护构件设计风荷载计算方法,将规范中阵风系数与局部体型系数的乘积修改为局部体型系数与脉动风压系数极值之和的形式,称为风压系数极值。提出的围护构件设计风荷载计算方法不仅适用于迎风面围护构件设计风荷载的计算,也适用于气流分离区围护构件设计风荷载的计算。在脉动风压系数极值的计算中,考虑了气流分离区非正态风压时程的特性,采用非正态峰值因子的简化计算式,可简便确定非正态风压时程的峰值因子。以平屋盖围护构件设计风荷载的确定过程为例,对比了我国规范方法与文中方法的异同,提出了平屋盖围护构件风压系数极值的设计建议值。结果表明,采用文中提出的围护构件设计风荷载计算方法,基于风洞试验数据可确定气流分离区围护构件的设计风荷载,采用日本风荷载规范的屋盖风荷载分区方法是合理的;采用风洞试验得到的局部体型系数,套用GB 50009-2012规范方法确定气流分离区围护构件的设计风荷载,可能严重低估风荷载取值。     

一体化活动基站若干问题的探讨

本文对一体化活动基站做了简单介绍,结合风荷载数值模拟方法对于其体型系数进行了分析;并通过相关规范的对比与分析,对于一体化活动基站的位移控制以及抗倾覆系数进行了计算与分析,得到了一些可在实际工程中作为参考的有益的结论。     

基于试验的大型单立柱广告牌结构设计风荷载研究

大型户外广告牌作为城市典型的风灾易损性结构,在强风作用下的毁坏倒塌发生频繁,存在巨大的安全隐患。目前的国内外现有规范仅给出了单面板广告牌的抗风设计方法,对于形式多样,气动外形各异的多面板广告牌结构已不尽适用。本文通过刚性模型表面同步测压以及气动弹性模型测振试验,对单立柱多面广告牌面板局部风压体型系数、风力体型系数和风振系数进行研究,得出单立柱广告牌风振系数的简化计算方法,并与现有规范风荷载参数进行了对比分析。为提高我国大型广告牌结构的抗风可靠性提供了详实的试验数据,也为相关风荷载设计规范的修订提供了重要参考。     

风荷载标准值及计算参数差异对比

对中、越、美、欧、日荷载规范中风荷载标准值的计算公式,以及计算公式中的基本风速/基本风压、风荷载高度变化系数、体型系数和顺风向动力/脉动效应系数几个参数进行了深入的对比分析.研究了各国计算参数的差异,并对不同高度的混凝土高层建筑结构的风荷载标准值计算结果进行了详细的对比分析.     

低矮建筑屋面风荷载分区体型系数研究

对11种坡度、3种高深比和3种宽深比的总共99个低矮建筑进行了刚性模型测压风洞试验,利用试验结果并借鉴国外荷载规范对屋面进行分区,给出了计算屋面主体结构风荷载各分区体型系数。分析了坡度、高深比和宽深比对分区体型系数的影响,利用最小二乘法对各分区体型系数进行了坡度、高深比和宽深比3参数的拟合,并将拟合公式计算值和多国规范给定值进行了比较,验证了拟合公式的可靠性,同时发现中国荷载规范给出的部分区域的体型系数值偏小。最后根据试验值并参照国外荷载规范给出了中国荷载规范中计算屋面主体结构风荷载分区体型系数的建议值。     

带凹角矩形截面高层建筑风荷载体型系数研究

采用CFD技术,对典型带凹角矩形截面高层建筑在群体建筑干扰环境下的平均风荷载进行数值模拟研究。首先对CAARC标准模型进行了数值模拟,以验证本文计算方法及参数设置等的合理性。然后基于两个风向角下的数值模拟结果,分析了该建筑物主塔楼表面上各区域体型系数的分布特征,并与我国荷载规范和文献中风洞试验给出的值进行了比较;同时,还计算了顺风向风荷载。研究发现,迎风侧凹角处的体型系数会出现较大的负值,与规范取值差别较大,这也将使得计算出的结构顺风向风荷载明显降低,造成该结果的主要原因是在迎风侧凹角处产生了较强烈的分离流和漩涡。除了气动外形以外,周边建筑的干扰也会对体型系数分布造成不可忽视的影响。     

建筑物风荷载体型系数的数值模拟

基于数值风洞方法具有成本低、速度快、结果采集更为全面等显著优点,运用 FLUENT 软件,对封闭式双坡屋面房屋的风荷载体型系数进行了数值模拟,并与现行<建筑结构荷载规范>进行对比,为合理使用建筑数值风洞方法提供参考.     

月牙形屋面风荷载分布规律数值模拟研究

基于ANSYS Fluent软件平台采用SST k-ω湍流模型对月牙形悬挑屋面风荷载分布规律进行了数值模拟分析。为验证数值模拟的可靠性,将模拟结果与类似风洞试验结果进行对比分析,结果表明数值模拟可靠性较高。通过建立多个模型,研究通风率、屋面倾角、最大悬挑长度、风向角等因素对屋面体型系数的影响,得出月牙形悬挑屋面的风荷载分布规律。提出了月牙形屋面的风荷载体型系数的取值建议。     

台风作用下悬挂网壳风荷载特性的数值模拟研究

为研究悬挂网壳结构在台风作用下风载荷的分布特性,应用Fluent软件和计算流体力学(CFD)技术,基于SST k-ω湍流物理模型和田浦湍流强度对其在不同台风工况作用下的风荷载分布规律进行数值模拟。通过分析不同风向角、不同仰角时网壳上、下表面风压分布的规律,对比数值模拟结果与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中风载体型系数,得到在台风作用时数值模拟的平均风压系数大于规范中风载体型系数值。该结果对此类大跨度空间结构抗台风设计有一定参考价值。     

中国和马来西亚规范风荷载计算对比

本文以马来西亚某电厂工程为依托,对比中国荷载规范中风荷载计算和马来西亚规范风荷载的计算过程,对风速、风向系数、体型系数、风压高度变化系数、结构重要性系数的取值异同进行对比,并通过工程实例对比分析,建议在马来西亚相关电厂工程中,主厂房风荷载计算采用中国规范,研究成果可为以后类似工程提供参考。     

中美规范关于SCR钢支架风荷载计算的比较

在SCR钢支架设计中,风荷载计算十分重要。随着我国国际贸易不断发展,涉外SCR项目越来越多,对比分析国内外规范中风荷载计算方法至关重要。列出中美规范风荷载计算公式,阐述中美规范风荷载计算式中基本风速、地形与高度、体型系数、风振效应的区别。以某工程为例,分别按中美规范计算SCR钢支架风荷载、水平反力、柱顶位移,总结中美规范的差异,为涉外工程设计人员提供参考。     

圆角化方形截面高层建筑风荷载特性试验

对圆角率为25%的正方形高层建筑刚性模型进行了测压试验,并对其风荷载特性进行了研究;分析了三分力系数和基底力矩系数随风向角的变化规律,给出了阻力系数平均值、根方差值和升力系数根方差值拟合结果;分析了最不利风向角下的风荷载功率谱,并采用经验公式进行拟合;分析了体型系数并与规范中正方形体型系数进行了对比。结果表明:对正方形建筑角部进行圆角化处理能明显降低建筑风荷载,且消除了功率谱曲线谱峰尖而窄的单峰现象,从本质上改变风荷载特性,有利于主体结构的抗风设计;角部区域负压较大,对幕墙抗风设计不利。     

带馈线桁架塔体型系数数值模拟研究

目前工程设计中对于带馈线桁架塔风荷载的计算方法主要是先各自单独考虑馈线和塔架体型系数,然后进行简单的线性叠加得到的。本文通过CFD数值模拟方法研究在塔架干扰作用下对于多种不同挡风系数的馈线面体型系数的影响,并与我国现行《建筑结构荷载规范》和《日本荷载规范》进行比较,结果表明:馈线在塔架影响下的体型系数大于中国规范值而小于日本规范值,我国荷载规范值位于下限,这对于塔架结构的设计会产生不利影响,分析结果对工程设计有参考价值。