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。     

低矮房屋表面平均风压的数值模拟和实测及风洞试验比较研究

基于ANSYS软件,采用Realizable k-ε,RNG k-ε和SST k-ω三种湍流模型对体型比为1.5∶1∶1低矮房屋模型迎风面、边缘及屋面的表面风压分布及变化规律进行数值模拟研究,数值模拟结果与同体型比的实测房屋及风洞试验结果对比表明,数值模拟结果与实测及风洞试验结论基本吻合,验证了三种湍流模型研究低矮房屋表面风压的可靠性,并对三种结果进行分析,研究结果能为国内低矮房屋设计提供有价值的参考。     

空冷支架结构体系数值风洞模拟研究

本文采用Fluent软件,对某大型火力发电厂空冷支架结构体系的风荷载进行了数值模拟.选用可实现的k-ε湍流模型,考虑风向角、周边建筑物等因素对挡风墙上风荷载的影响,得到了各分块区域的体型系数,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比,两者基本保持一致,从而验证了CFD数值模拟技术的可行性,其结果可为结构设计提供参考.     

基于CFD方法的大跨度结构体型系数计算

基于CFD方法建立了数值风洞模型,采用标准k-ε湍流模型,数值模拟大跨度结构屋盖风场风压,获取其风载体型系数。首先,采用数值模拟计算落地球面网壳屋盖体型系数,并与文献风洞试验结果进行对比发现吻合较好,验证了本文计算方法和湍流模型参数选取的合理性。然后,研究了不同风向角下大跨屋盖风载体型系数的分布,分析及其产生的机理。计算结果表明:在不同风向角时,屋面风载体型系数变化较大。结合当地实际风环境对比分析后获得的最不利风压分布,才可应用于实际工程的抗风设计。     

基于CFD方法的大跨度结构体型系数计算

基于CFD方法建立了数值风洞模型,采用标准k-ε湍流模型,数值模拟大跨度结构屋盖风场风压,获取其风载体型系数.首先,采用数值模拟计算落地球面网壳屋盖体型系数,并与文献风洞试验结果进行对比发现吻合较好,验证了本文计算方法和湍流模型参数选取的合理性.然后,研究了不同风向角下大跨屋盖风载体型系数的分布,分析及其产生的机理.计算结果表明：在不同风向角时,屋面风载体型系数变化较大.结合当地实际风环境对比分析后获得的最不利风压分布,才可应用于实际工程的抗风设计.     

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。     

一种标准建筑模型风荷载的数值模拟分析

采用计算流体动力学软件对高层建筑刚性模型的风荷载进行了数值模拟,使用了标准k-ε模型、剪切应力输运模型SST、以及BSL雷诺应力物理模型分别对建筑物的表面风压进行了模拟,最终得出了该建筑物表面的风压分布以及测点的风压系数。     

扩散式方形分离器数值模拟湍流模型的比较研究

利用考虑各向异性的雷诺应力湍流模型(RSM)和Realizableκ-ε湍流模型对扩散式方形分离器内的流动情况进行了数值模拟研究,比较了两种湍流模型下分离器内部气相流场的轴向、切向和径向速度分布.数值模拟计算结果表明考虑各向异性的雷诺应力湍流模型(RSM)比Realizable k-ε模型更好地反应了分离器内部的流动情况,其计算结果更为合理.     

复杂高耸结构表面风压分布数值风洞研究

针对上海浦东地区某复杂高耸结构工程实例，基于流体分析软件FLUENT13平台，采用IKNG k-ε湍流模型进行了24种风向角下的建筑表面风压分布模拟，并将分析结果整理后与现行《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）中相关系数的规定做了比较。分析结果表明，高耸结构体型系数随高度不同而变化，并非规范中的常数；塔身各表面体型系数分布规律的数值模拟结果与规范大致吻合，但在局部存在差异。最后根据数值风洞模拟得到的塔身最大负压的分布区域及大小，对围护结构设计提出了建议。     

广播电视发射塔绕流场及表面风压特性分析

本文基于CFD数值模拟平台Fluent,采用完全结构化网格,选用SST k-ω湍流模型对广播电视发射塔的外流场进行了模拟,得到发射塔的绕流场和表面风压分布。对比风洞试验的表面风压系数,数值模拟结果除了部分测点在纬向角90°附近的压力系数相差较大外,其余位置与试验结果基本吻合。通过对流场迹线图分析研究,发现发射塔各圆台塔段均发生了不同程度的流动分离。基于发射塔的表面风压分布,得到了数值模拟各测点位置的体型系数,其值与高耸规范取值很匹配,较风洞试验结果偏安全。对于类似结构电视塔的初步设计或既有结构核算,可采用CFD模拟获取其风荷载计算参数。     

三管集束式钢烟囱风致响应与风振系数研究

为研究三管集束式钢烟囱风致响应与风振系数,以国内某在建180m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压;采用有限单元法建立排烟筒-加劲环-工字梁一体化有限元模型,对不同风向角下三管集束式钢烟囱结构体系的风致响应进行完全瞬态时域动力分析,研究以径向位移、子午向轴力、环向弯矩和von Mises应力等4种响应作为响应目标的排烟筒一维、二维和三维响应风振系数分布特性及取值标准,给出了典型风向角下三管集束式钢烟囱分层及整体风振系数的取值建议。研究表明：基于4种响应目标的风振系数沿子午向和环向具有明显的二维分布特征,层风振系数随高度逐渐增大,整体风振系数建议取值为2.12。     

A comparison of three turbulence models for the prediction of parallel lobed jets in perforated panel optimization

The general context of the present study is the design of high induction HVAC air diffusers by means of passive jet control. When the diffuser is a perforated panel with lobed orifices (Meslem et al. 2010), the optimization of jet induction consists in improving the orifice’s geometry, the spacing between orifices and their arrangement on the panel. In this study, the flow field of a turbulent twin cross-shaped jet is investigated numerically using the standard k-ε model, the Shear Stress Transport (SST) k-ω model and the Reynolds Stress Model (RSM). The results are compared with PIV measurements. The objective is to assess their capability and limitations to predict the significant features of twin jet flow when the flow is numerically resolved through a lobed diffuser. It is shown that the k-ε and RSM models are more appropriate for predicting potential jet core length, the change in jet centreline streamwise velocity, and flow expansion in the symmetry plane of the twin jet flow. However, these models overestimate the overall flow expansion and the jet volumetric flow rate. The SST k-ω model seems more appropriate for the prediction of such dynamic integral quantities. A high level of turbulent kinetic energy predicted by the k-ε and RSM models in the near field of jets is probably the reason for this overestimation of jet induction. The SST k-ω model would appear to be the most appropriate tool for optimizing orifice design, orifice to orifice spacing and relative orifice orientation on a perforated panel diffuser.     

紊流积分尺度对典型桥梁断面静力#br# 系数影响规律的风洞试验研究

为研究紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响的规律,文章通过在风洞中模拟紊流对典型桥梁断面进行测力试验。借助尖塔,格栅等方式模拟紊流的传统试验方法,难以模拟实际风场中的大紊流积分尺度。文章采用自主研制的主动控制翼栅,有效增大试验中风场的紊流积分尺度,通过控制主动控制翼栅的振动频率产生不同紊流积分尺度的风场。对单箱梁、双箱梁、桁架梁、边主梁、边箱梁五种典型桥梁断面在紊流下和均匀流下的静力系数进行了测定,其中紊流由主动控制翼栅产生。将五种典型桥梁断面在紊流下的静力系数和均匀流下的静力系数进行对比分析,结果表明在大紊流积分尺度下,阻力系数随紊流积分尺度增大而增大,且小于均匀流下的阻力系数值。结果也表明,在均匀流来测定桥梁断面静力系数对于实际工程应用是偏于安全的考虑,因此建议进行节段模型测力试验时,在均匀流中进行。     

超大型阵列光伏板体型系数遮挡效应研究

在我国新能源战略的大背景下,光伏发电得到快速发展,超大型光伏工程的光伏阵列可达数十列数十排。采用风洞试验和CFD数值模拟相结合的方法研究超大型阵列光伏板体型系数及群体遮挡效应。试验模型在风洞宽度方向满布,以实现大型阵列光伏板的二维绕流。采用大比例刚性模型上下表面同步测压技术确定倾角为12°时串列5片光伏板的风压系数分布、体型系数和遮挡效应,同时采用CFD的realizable k-ε湍流模型进行计算,与试验结果比对验证了计算方法的有效性。在此基础上,对串列16、24、32片光伏板进行CFD数值模拟,研究不同倾角及不同串列数对光伏板体型系数的影响,并给出了超大型阵列光伏板体型系数随光伏板串列数的变化规律。结果表明：倾角为20°时的遮挡效应明显大于倾角为12°时的遮挡效应,遮挡效应随着上游光伏板数量的增加而增大,当上游光伏板数量达到12片以上时,遮挡效应趋于稳定。结合试验和CFD模拟结果,将超大型光伏阵列分为边缘区、渐变区和稳定区,并给出各区体型系数取值建议。     

上海世博会西班牙馆表面风压的数值模拟

采用数值模拟方法对处于设计方案阶段的上海世博会西班牙馆的表面风压及其周围风流场进行了计算分析,获得了该复杂体型建筑与典型规则钝体建筑所不同的风压、风荷载体型系数分布特性及周围风流场分布特点。在对不同风向角下的风压、风荷载体型系数分布规律的分析基础上,给出了建筑物在最不利风向角下的最不利区域的风压系数和风荷载体型系数分布曲线,为结构抗风设计参数的确定提出合理建议和依据。     

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.     

无锡蠡湖科技大厦表面风荷载研究

无锡蠡湖科技大厦刚性模型的风洞试验测量了模型表面的平均和脉动风压,给出了不同风向角下各测点的平均风压系数和体型系数。讨论了风场和风向角对平均风压系数和体型系数的影响,以及两个正方形截面塔楼的相互气动干扰影响特点,得到双塔高层建筑中各单塔楼的总体体型系数大于单体建筑的结论。     

电厂长扁圆形烟囱体型系数试验研究

由于长扁圆形烟囱外形特殊,风荷载规范中没有其体型系数.为了确定长扁圆形烟囱的体型系数,作者借助了风洞试验方法.主要阐述了长扁圆形烟囱气动弹性风洞试验情况,运用试验结果推求了长扁圆形烟囱的体型系数,其计算结果可直接用于烟囱设计,填补了风荷载规范中这种体型的空白.