开敞式叉筒网壳风场数值模拟与受力分析

针对国家现行<建筑结构荷载规范>缺乏复杂形体结构净风压体型系数的相关规范的问题,应用标准k-ε紊流封闭模型,采用数值风洞技术对开敞式叉筒网壳在多角度风场作用下结构表面的风压分布进行了数值模拟,获得了该类网壳的净风压体型系数.研究表明采用数值风洞技术对复杂形体结构的流场进行计算机数值模拟的方法是可行的,这为风压分布及大小取值提供了一种非实验性的、低成本的取值方法.力学分析结果表明,风对开敞式叉筒网壳的最大负压主要集中在脊线附近的边缘部位,脊线附近边缘以及谷线交叉拱是结构设计的重点.     

大型火电厂空冷凝汽器支架结构风洞数值模拟

空冷凝汽器支架结构是大型火力发电厂采用的一类特殊工业建筑,属典型的钢-混凝土竖向混合结构.运用FLUENT软件对某大型空冷支架结构表面风荷载进行数值模拟,计算了三种不同挡风墙形式和三种不同风向角作用下空冷支架结构的整体体型系数,研究了各工况下结构的A型架和挡风墙风压分布规律,分析了挡风墙形式对A型架上部气流流向的影响,得到了在最合理的挡风墙形式下A型架和挡风墙各区的体型系数.最后,将最合理挡风墙形式下各区的体型系数与风洞试验结果进行了对比分析,结果表明,数值风洞模拟结果与风洞试验结果吻合较好.     

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.     

大庆石油学院体育馆屋面风荷载的风洞试验及CFD数值模拟

目的确定大庆石油学院体育馆屋面的平均风压系数，为该工程的结构抗风设计提供荷载依据，探讨采用CFD数值模拟技术来确定复杂体形建筑物表面平均风压分布的可靠性．方法对大庆石油学院体育馆屋面风荷载进行刚性模型风洞试验研究，并基于Fluent6．1软件平台，采用雷诺应力湍流模型（RSM）对屋面的平均风压进行了数值模拟．结果通过风洞试验，得到了体育馆屋盖表面的平均风压系数，并分析了屋面的风压分布特性，得出了最不利风向角和分区体型系数．通过CFD数值模拟研究，探讨了各种参数变化对平均风压计算结果的影响，并将计算结果与风洞试验数据进行对比，两者吻合较好．结论CFD数值模拟技术作为一种新型的研究方法为研究建筑物表面的静态风压分布规律提供了一种较为简便、快捷、低成本的途径。可较准确地模拟实际大跨度屋盖表面的平均风荷载．将CFD技术用于工程方案阶段的预研是一种较为安全稳妥的思路．     

弧形内凹大跨屋盖结构风荷载特性的风洞试验与数值模拟

对弧形内凹大跨钢屋盖航站楼结构的风荷载特性进行了风洞试验研究,得到屋盖平均和脉动风压系数,结构分区体型系数.理论分析采用基于Reynolds时均的RNG k-ε湍流模型,通过FLUENT软件对结构在部分风向角下的三维定常风场进行了数值模拟,分别从风压系数分布、分区体型系数变化和风速矢量图等方面进行详细研究,并与风洞试验结果对比分析.结果表明:风洞试验和数值模拟结果吻合良好,两者可相互验证.屋盖结构均承受风吸力作用,气流在迎风区域分离后形成的漩涡作用将使局部产生较大的负压区.屋盖上挑檐进行开洞处理,以及在挑檐下部设置导流板,可以有效减小其所受风荷载作用.     

喷射成形二级结构雾化器的雾化过程数值模拟

针对新设计的二级结构雾化器的雾化过程进行了数值模拟.利用Fluent软件,模拟了不同压强条件下气体流场的速度、压强分布及弥散相的分布情况,并进行了实验验证.数值模拟结果表明：当主雾化器的压强为1 MPa、辅助雾化器的压强为0.5 MPa时,主雾化器雾化区域的气流速度能达到300m/s,弥散相分布对称,靠近雾化轴部分弥散相密度较大,模拟结果与实验结果基本一致,表明新设计的二级结构雾化器在喷射工艺中能够取得较好的雾化效果.     

大跨屋盖风压分布的数值模拟及拟合方法研究

针对大跨度屋盖结构绕流特性较为复杂的问题,借助CFD数值模拟技术对大跨度屋盖表面风压分布进行了数值模拟,采用了雷诺应力湍流模型(RSM)和SIMPLE压力校正算法,并与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好.为了便于工程设计,提出了风压分布的二维几何平面拟合方法及拟合公式及同时考虑风向角的三维拟合方法及公式.结合CFD数值模拟结果对平均风压系数进行了拟合,阐述了风压系数拟合方法的准确性及拟合中应注意的问题.     

低层四坡屋面房屋表面风压的数值模拟

结合风洞模型试验对4种坡角的低层四坡屋面房屋在不同风向来流风作用下的屋面风压进行了数值
模拟和分析。数值模拟基于Reynolds时均方程和标准k-ε湍流模型，采用具有良好适应性的四面体网格，
利用Fluent软件实现了流场的数值求解。通过分析比较数值模拟结果和风洞试验结果发现，屋面坡角和风
向角对四坡屋面房屋的屋面风压具有显著影响，在不同风向角下的峰值压力一般都出现在屋脊或迎风屋檐
附近；屋脊处的峰值吸力绝对值随着坡角增加而增大，迎风屋檐处的峰值吸力随着坡角增加而减小。在对
压力分布进行分析的基础上，还给出了屋面各分区风载体型系数的变化曲线及这些系数的简化计算方法。     

矩形大口径弯道空气流量计的压强数值模拟和流量系数研究

对弯径比均为90°的5种不同口径的矩形弯道流量计的压强分布进行数值模拟,给出了弯道处压强分布、内外壁的压强沿程分布和不同断面处的压强分布.分析不同口径对压强的影响,通过大量数据分析推导大口径矩形弯道流量计在不同断面不同位置的流量系数公式,为实际工程中的应用和科学研究提供一定依据.     

复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值模拟

目的比较复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值计算与风洞试验结果,分析研究大跨结构表面风压的分布特性.方法选用可实现的Realizable模型和非平衡壁面函数法,对武汉天河机场新建航站楼实际尺度的几何模型进行了不同风向角时风荷载的数值模拟.结果计算出了模型各个测点的平均风压系数,并与风洞试验数据进行了比较.在不同风向角时,除转角和悬挑屋檐部分,数值模拟值和风洞试验值的一致性比较高,测点的相对误差都在10%以内.结论用数值分析方法对机场航站楼这一复杂的大跨度结构表面风荷载进行数值模拟,其结果具有一定的参考价值.尽管目前数值模拟方法还不能取代风洞试验,但将其作为一种辅助手段是可行的.     

溢流堰水流的三维模拟

工程上溢流堰的过流能力以及堰面压强分布的确定多采用水工模型试验.利用三维的流动数学模型、k-ε模型封闭紊流、VOF方法追踪自由表面,对过堰流动进行了数值模拟.与模型试验结果对比表明,数值模拟方法是可行的.     

大跨镂空网格屋盖风荷载数值模拟研究

采用CFD数值模拟方法对大跨空间镂空网格屋盖结构风荷载进行了研究.首先,通过屋盖节段模型的风洞天平测力试验和数值模拟的对比,验证了数值模拟方法及结果的有效性;然后,着重对比分析了光伏板布置和底部建筑对屋盖风荷载的影响,并结合屋盖周围流场进行了影响分析;最后,给出了屋盖结构的整体风荷载和风压分布,并与屋盖原方案结果进行了...     

某火车站站台雨棚结构风振系数计算

对某火车站站台雨棚结构风荷载进行了数值研究,建立了火车站站台雨棚有限元模型,依据风速功率谱通过数值模拟得到雨棚表面测点风速时程及风压时程,对脉动风作用下的雨棚结构进行了风振反应时程分析,根据分析结果确定结构风振系数,为结构设计中风荷载计算提供依据.     

建筑物风荷载环境数值模拟研究

应用FLUENT软件的数值模拟方法,进行了单体建筑环境下的风效应仿真计算,模拟了单个建筑物的三维流场及表面风压系数,将数值模拟结果与实例风洞试验进行对比,验证了数值模拟分析结果的有效性和可行性,并在此基础上研究了风荷载环境的影响因素.     

基于空气动力学数值模拟的汽车造型设计

结合作者进行的汽车造型概念设计,介绍了应用虚拟风洞进行汽车空气动力学数值模拟的研究过程。通过对模拟结果的处理获得了汽车造型设计初期的汽车气动力系数,汽车周围流场速度云图和压力分布,结合汽车空气动力学研究经验,提出了基于空气动力学数值模拟的汽车造型设计方法。     

风荷载作用下建筑结构表面的压力分布研究

针对浙江沿海地区台风对高大柔性结构损坏严重的现实,利用数值风洞技术,研究顺风向情况下柔性结构静动力风荷载和位移方程和横风向情况下结构风振方程,运用有限元软件分析结构在流场中的应力分布.数值分析结果与风洞实验对比显示选取得模型合理可行,计算结果对改进结构设计、提高结构抗风性具有指导作用.     

基于Fluent的边界层转捩仿真研究

基于Fluent软件,利用已有的RANS求解器,采用SST k-omega湍流模型,对Aerospatiale-A翼型流体绕流问题进行了数值模拟,分析了不同攻角下翼型流场的速度与压力分布云图,并在攻角为13.1°与13.3°条件下,将仿真计算结果与国外风洞实验数据进行了对比分析。结果显示,在该条件下,能够观测到边界层转捩现象,并且直接数值模拟结果与已有的风洞实验数据吻合,验证了仿真结果的可靠性。     

考虑表面形貌的腐蚀钢板疲劳缺口系数

为有效模拟钢板腐蚀后的复杂形貌,得到基于真实表面形貌的钢板疲劳缺口系数,采用盐雾法对Q235钢板进行快速腐蚀试验,并对腐蚀表面进行三维测量.利用逆向工程软件Geomagic Studio和数值分析软件ANSYS建立三维腐蚀实体模型,分析表面应力分布.最终通过计算得到了疲劳缺口系数值,并将计算结果和试验结果进行对比.结果表明有限元分析结果与疲劳试验结果两者误差非常小,从而验证了模拟方法的可行性.通过Geomagic Studio可实现快速三维可视化建模,非常好地模拟腐蚀形貌特征,结合ANSYS可灵活、高效地估算各种复杂形貌构件的疲劳缺口系数.     

基于数值风洞的桥梁断面三分力系数模拟

用以计算流体动力学(CFD)为基础的数值风洞代替物理风洞模拟桥梁周围的风场特征,不仅能得到流场的压力、速度和涡旋的分布,还能提取桥梁的各种气动参数,为流固耦合的计算奠定基础。以一大跨度桥梁的扁平箱梁为模型进行了-10°~10°攻角下的风场模拟,通过改变边界条件的方法改变风攻角,提取三分力系数,并将计算结果与已有的风洞试验值相比较,吻合较好,最后绘出的0°攻角下的速度、流线和压力云图可以形象地描述流场的变化情况。验证了采用CFD技术模拟风场特征,识别桥梁三分力系数方法的可行性与可靠性。     

重庆英利大厦表面风荷载研究

针对高耸建筑物风荷载分布特征的复杂性,在北京大学环境学院国家重点实验室2号环境风洞中,对缩尺比为1:300的英利大厦模型进行了试验研究.用本文提出的试验数据处理方法对该试验结果进行分析、计算,得到了该建筑物的风振系数和体型系数,给出了建筑物表面最大和最小(吸力)风荷载值,为其结构抗风设计提供了依据,以确保该建筑物在100年重现期风速下的安全性和稳定性.