局部开洞的折叠网壳结构表面风压分布研究

为了研究局部开洞的折叠网壳结构表面风压分布,基于流体动力学基本原理,探讨了房屋局部开洞下计算域的选取,计算方法、边界及壁面条件的确定。运用计算流体动力学软件Fluent6.3建立了计算模型,数值模拟得到开洞结构内外表面风压系数等值线的分布。在此基础上,分析了开洞结构房屋在不同风速,不同风向角,不同开洞位置及大小等主要因素下风场的分布规律,并与未开洞结构表面风压分布规律和内压系数估算公式所得到的结果进行了对比,其规律性吻合较好。通过内外表面风压系数,得到净体型系数的分布,提出应用于抗风设计的净体型系数分布表。     

复杂形体大跨叉筒网壳结构的风场风载模拟

风荷载是大跨度网壳结构设计的控制荷载。但网壳结构造型日趋复杂,致使结构表面的风压和风载体形系数的确定愈加困难。本文针对典型的复杂体型多向叉筒网壳结构,采用数值风洞技术研究结构表面的风压分布和风载体型系数,分析交叉柱筒的数量、交叉柱筒曲率、矢高比、下部开敞或封闭等不同工况对风压分布和风载体型系数的影响。根据节点风载体型系数划分子区域,利用加权平均法计算各子区域的平均风载体型系数,进而为大跨度复杂体型网壳结构的抗风设计提供依据。     

大跨度空间结构抗风分析的数值风洞方法

数值风洞方法可为复杂形体结构的风压分布确定和结构风振系数选取等提供非试验性的依据。基于计算流体动力学理论,以空间结构为对象,研究数值风洞技术。数值模拟了不同空间结构形体表面及其周围的风场,计算了结构风载体型系数,并与风洞模型实验成果比较,验证数值风洞计算结果的正确性。研究了因其他结构物存在引起的结构风场和结构体型系数变化,探讨了用数值风洞模拟技术鉴别风洞模型试验可能存在的误差及其原因。基于结构表面等压线划分结构受风区域,并以面积加权平均计算得到区域体型系数。还分析了结构多风向角下的结构风载体型系数。     

条形封闭网架煤棚风荷载分布规律试验研究

大跨度煤棚结构作为风敏感结构,在工程设计中应充分考虑风荷载的影响。该文以煤棚结构为研究对象,对其刚性模型进行风洞试验研究。考虑分别在0°、90°、180°和270°风向角下,煤棚两端弧面及天窗位置处风压分布情况,进一步分析煤棚表面特殊形状位置处体型系数随风向角的变化规律。研究表明:观察0°、90°、180°和270°风向角下各个测点的体型系数,发现风向角为90°时,弧面底部位置处,测点A1(B1)体型系数较大,在煤棚设计与施工中应针对该测点附近区域进行加固。对比分析各风向角下,天窗位置测点的体型系数,90°风向角下体型系数绝对值较大,认为此时风压较大,应适当对其加固。     

野营折叠帐篷群体风致干扰效应研究EI北大核心CSCD

为研究野营折叠帐篷群体风致干扰效应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用FLUENT软件对野营折叠帐篷群体风致干扰效应数值模拟风场的阻塞率进行研究,通过与风洞试验数据的对比分析,确定其参数取值。依据野营折叠帐篷的安装和通行距离要求,确定了帐篷之间的横向间距和纵向间距。以风向角、帐篷的间距为变量参数,分别对单个帐篷、单列6行帐篷及双列6行帐篷共75种工况进行数值模拟研究,得出了出现放大效应和遮挡效应的条件。以最大干扰因子作为放大因子,在单个帐篷体型系数的基础上,提出了适用于野营折叠帐篷群体结构抗风设计的体型系数。分析表明:野营折叠帐篷群体风致干扰效应是不可忽略的,设计及使用时应引起足够的重视。     

野营折叠帐篷群体风致干扰效应研究

为研究野营折叠帐篷群体风致干扰效应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用FLUENT软件对野营折叠帐篷群体风致干扰效应数值模拟风场的阻塞率进行研究,通过与风洞试验数据的对比分析,确定其参数取值。依据野营折叠帐篷的安装和通行距离要求,确定了帐篷之间的横向间距和纵向间距。以风向角、帐篷的间距为变量参数,分别对单个帐篷、单列6行帐篷及双列6行帐篷共75种工况进行数值模拟研究,得出了出现放大效应和遮挡效应的条件。以最大干扰因子作为放大因子,在单个帐篷体型系数的基础上,提出了适用于野营折叠帐篷群体结构抗风设计的体型系数。分析表明:野营折叠帐篷群体风致干扰效应是不可忽略的,设计及使用时应引起足够的重视。     

曲壳裙房对球形高层建筑风荷载影响的数值研究

对一球形高层建筑在有和没有曲壳裙房情况下的表面风压分布进行了数值模拟和分析。结果表明,曲壳裙房对主体高层建筑的风荷载有着较显著的影响。裙房缩小了球形建筑迎风面和背风面的正风压区域,最大正风压略有减小;裙房较大程度地提高了球形建筑侧风面和顶面的负风压数值,整体结构的风荷载趋于增大,风压分布趋于不均匀。由于裙房的影响,在球面背风区下侧还观察到了明显的对称涡列。在对不同风向角下的风压分布规律进行分析的基础上,还给出了建筑物在最不利风向角下的最不利剖面上的风压系数分布曲线。     

具有凹面外形的大跨屋盖结构风荷载分布及风洞试验研究

采用刚性模型测压风洞试验获得某二次凹面结构风荷载分布,对比不同风速、不同风场类型下平均风压系数与脉动风压系数变化。结果表明,结构迎风向边缘由于流体分离形成强负压区,流体再附后在屋面大部分区域形成稳定的低正压区;来流风速对结构表面风荷载分布规律及风压系数值影响不大,紊流度对结构表面风荷载尤其是迎风端流体分离区的风压系数有较大影响,在类似结构的风荷载测试中,需根据实际状况尽可能合理模拟来流紊流。     

180m高三管集束式钢烟囱风荷载特性风洞试验研究

为系统研究180 m三管集束式钢烟囱风荷载分布模式和时变特性,以国内某在建180 m高三管集束式钢烟囱为研究对象,通过同步刚体测压风洞试验,得到了不同风向角下三管集束式钢烟囱各排烟筒表面平均与脉动风荷载。在此基础上,对比分析了典型风向角下三个排烟筒表面平均风压、脉动风压、升/阻力系数和整体平均体型系数的分布规律,并探讨了风压信号的高斯和非高斯分布及时变特性,归纳了信号在时间和空间上的相关性,总结了风向角和干扰效应对三管集束式烟囱体系气动力分布的影响规律。研究发现:三管集束式烟囱体系风荷载干扰效应主要表现为遮挡效应,整体体型系数最大值为0.71。在0°、90°和180°风向角下,风压信号分别有59.9%、53.4%和56.9%表现出大偏斜和高峰态分布特征。主要研究结论可为多管集束式钢烟囱的风荷载取值提供科学依据。     

椭圆形体育馆悬挑罩棚风荷载分布规律的试验研究

大跨度体育场馆轻质罩棚对风荷载往往比较敏感,风荷载成为此类结构设计的控制荷载之一。为了满足工程设计与试验研究的需要,该文对复杂体型体育馆进行了刚性模型测压试验,同时考虑了风向角对风荷载体型系数的影响,经过计算分析得到了不同风向角下结构表面的体型系数分布。研究结果表明:罩棚顶部大部分区域为负压且顶部的波浪造型对风压分布有明显的影响;同时分析出围护结构风敏感区域及风吸力最大值,对结构抗风设计提供了重要依据。     

新型斜拉桥与摩天轮复合结构流场数值模拟与风洞试验研究

为研究天津慈海桥的压强分布系数,建立了新型斜拉桥与摩天轮复合结构有限元模型,采用了RANS的RNGk-ε模型作为慈海桥进行数值分析的湍流模型,采用非平衡壁面函数模拟壁面附近复杂的流动现象。运用数值风洞法对斜拉桥部分周围流场进行数值模拟,得到斜拉桥周围流场的速度分布和斜拉桥表面的压强系数。通过风洞试验进行测量,介绍了风洞试验的风洞和试验模型,得出了32个测点不同方向的压强系数。把其中具有代表性的测点数值风洞理论值与风洞试验结果进行比较分析,结果对比说明:理论与试验数据一致,所得到的压强分布系数可以用于工程实际。同时证明该文所采用的数值模拟方法来预测斜拉桥表面的平均压强分布情况可以推广应用。     

积雪漂移对空间结构动力稳定性的影响

以一单层柱面网壳为例,以Budiansky-Roth准则为动力失稳判别准则,研究积雪漂移对风雪耦合作用下空间结构动力稳定性的影响。由风洞试验获得结构表面的风荷载时程,通过数值方法模拟风力下积雪在结构表面的漂移。结果表明,风力下网壳顶部的积雪发生侵蚀而迎风与背风面的积雪发生沉积,沉积区和侵蚀区之间形成与风向角一致的分界线。所有风向角下积雪漂移均使单层柱面网壳的动力稳定性降低。风吹雪时间越长,结构的动力稳定性越差,但影响程度随时间逐渐降低。随着初始积雪厚度的增加,结构的动力稳定性降低。     

渡桥电厂冷却塔倒塌的塔型因素分析

针对渡桥电厂冷却塔倒塌原因中的塔型因素,建立与之同壁厚、同高度、同筒底直径和相同人字柱的双曲线型冷却塔,分析两者动力特性的差别,比较自重、规范平均风荷载和风洞试验脉动风荷载作用下响应的差异。研究表明:渡桥冷却塔比双曲线型冷却塔的基频低30%;风荷载作用下渡桥冷却塔的径向位移比双曲线型冷却塔大很多,壳体扭曲程度较大;渡桥冷却塔迎风面的子午向薄膜力随塔高减小而迅速增大,最大拉力比双曲线型冷却塔大40%以上。渡桥冷却塔的塔型不如双曲线型合理,塔型不合理是构成渡桥电厂冷却塔倒塌的一个因素。     

不同参数影响下球面网壳表面风压系数分布规律研究

大跨度球面网壳在其风工程分析中包含了风的分离、再附着等最复杂部分,曲面表面风压系数的分布变得异常复杂。针对风压系数分布问题利用FLUENT 和计算流体力学(CFD)技术,在选用SST k-w 湍流物理模型的基础上,改变球面网壳矢跨比、球面网壳高度、风速、风向攻角及球面网壳半径等不同参数,计算分析了球面网壳表面风压系数的变化规律。为快速准确的得出网壳表面风压系数,提出了风压系数分布的二维几何平面拟合方法并得出拟合公式。最后将公式应用到已有的风洞实验结果,得到其风压分布趋势和实验结果基本相符。     

大跨干煤棚网壳风振时程分析和等效静风荷载研究

以某热电厂大跨干煤棚网壳工程项目为背景,对开敞干煤棚网壳结构进行了风洞测压试验。基于风洞测压试验所得的脉动风荷载时程数据,开展了大跨干煤棚网壳风振时程分析。分析了不同风向角下是否堆煤对该开敞干煤棚网壳结构风振响应的影响。研究了基于时程计算结果的大跨屋盖结构等效静风荷载计算方法,分析比较了几种常用的风振系数计算公式及其与峰值因子的关系。研究结果表明：考虑Weibull分布峰值因子的局部轴力风振系数能够用于确定合理有效的等效静力风荷载,实现大跨干煤棚网壳结构风振响应的静力等效,且便于工程应用。     

弹射座椅气动参数的数值计算

为了解决弹射座椅研究中风洞试验不足和气动参数缺乏的问题,尝试了采用计算流体力学（CFD） 方法,利用CFD计算软件Fluent求解N－S方程,对弹射座椅的外流场进行数值计算,求得了弹射座椅不同姿态 下的气动参数值,并将部分气动参数与风洞试验的测量值进行了对比,结果发现,计算结果与试验值的变化趋 势完全相同,大多数计算值与试验值的误差都在１０％以内,能够满足工程计算的需要,可以作为试验值的补充 和替代。通过CFD方法在弹射座椅气动参数计算中的应用,可以看到CFD方法在弹射座椅的研究中有着广阔的 应用前景。     

TTU标准模型表面风压大涡模拟及风洞试验的对比研究

以低矮建筑标准模型TTU(德州理工大学)模型为考察对象,基于专业计算流体动力学软件FLUENT,对1:50缩尺模型进行了大涡模拟研究,并在边界层风洞中对该比例模型进行了风洞试验研究,将大涡模拟结果与风洞试验、场地实测数据进行了比较。结果表明,大涡模拟得到的建筑模型表面平均及脉动风压与风洞试验、现场实测结果吻合较好,没有雷诺数效应的足尺低矮建筑表面的动态风压可通过缩尺模型的大涡模拟进行预测。