复杂体型高层建筑单体和双塔时的风荷载

通过风洞试验来确定复杂体型或有干扰时高层建筑的风荷载，为了使试验结果直接为结构设
计软件所用，将风压沿截面进行积分求出沿柱网方向的合力，然后反算为沿柱网方向的整体体型系数。通
过分析某D形高层建筑的风荷载，发现风压沿高度变化不大，整体体型系数沿高度递减；分析弧面体型的
影响，发现基于矩形截面的整体体型系数取值不一定适用于复杂体型。双塔时高层建筑的风压分布更加复
杂，整体体型系数的最大值比单体时大，必须考虑附近建筑物的气动干扰。     

兆瓦级太阳能热气流发电站风荷载的数值模拟

针对发电功率为100 MW的太阳能热气流发电系统进行几何尺寸设计,运用计算流体力学(CFD)方法对兆瓦级太阳能热气流发电站的平均风荷载进行数值模拟,得到烟囱和集热棚内、外风场和风压分布规律.根据风工程理论计算烟囱表面的压力系数和风载体型系数,与规范中圆截面构筑物的体型系数以及相关结构的风洞试验值进行比较.结果表明,模拟值与规范值基本吻合,这说明运用CFD方法对超高耸结构进行风荷载模拟是可行的.绘制体型系数曲线,研究烟囱沿圆周方向和高度方向平均风荷载的分布规律,结果表明,圆截面高耸结构的体型系数随高度的增大而减小.     

十字形高层建筑风场数值模拟

基于计算流体动力学软件Fluent6．3,采用Realizable K—ε湍流模型对十字形高层建筑进行了三维定常风场的数值模拟,研究分析了模型各表面平均风压系数的分布规律,并探究了肢长及高宽比等参数对各立面风载体型系数的影响。结果表明：肢长的变化对十字形高层建筑各立面风载体型系数的影响较为明显;高宽比的变化仅对背风面及侧面的体型系数有较大影响,对迎风面体型系数的影响较小。     

风荷载作用下围护结构表面风压分布及局部体型系数数值模拟研究

为了从围护结构风压分布和风荷载局部体型系数角度研究建筑围护结构抗风性能,基于计算流体力学方法(CFD),利用scSTREAM平台,分别采用k-ε,RNG k-ε湍流模型对CARRC高层建筑标准模型进行模拟,并将数值模拟与试验结果对比分析,验证scSTREAM平台模拟计算的可行性,表明RNG k-ε湍流模型具有更高的计算精度,因此,选择RNGk-ε湍流模型用做后续研究。然后分别建立不同风速、不同建筑体型的模型,研究其对围护结构风压分布、风荷载局部体型系数的影响。结果表明:围护结构风压分布及风荷载局部体型系数受风速影响很小,但随建筑体型改变有明显变化;对于不同高宽比、宽厚比的建筑,围护结构各表面风压分布有较大区别,且出现风荷载局部体型系数取值明显高于规范的情况指出了规范取值的不合理之处,以优化围护结构局部体型系数分区取值。     

大跨屋盖结构风压分布特性的风洞试验研究

为了满足某大跨屋盖结构的抗风安全需要,进行了结构风压分布特性风洞试验研究,分析了有无墙体时内部压力的改变对体形系数的影响,并将屋盖的体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)进行了对比,试验结果不仅为该建筑物的抗风设计提供了可靠依据,亦对规范中体型系数的取值提出几点修正意见。     

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.     

高层建筑风载体型系数取值的探讨

采用计算流体动力学软件FLUENT,对不同截面尺寸和高宽比的高层建筑模型表面的平均风压分布进行了数值模拟,探索了上述因素对立面风载体型系数sμ的影响规律.在数值模拟方法获得平均风压系数的基础上,分别利用规范方法(体型系数取总体加权平均)和精确方法(体型系数沿立面变化)计算各模型的基底剪力Fx和基底倾覆力矩My,发现规范方法将会高估模型的基底剪力和基底倾覆力矩,使设计偏于保守.为了获得合理的风荷载,又能包络表面局部的最不利风荷载,根据sμ沿立面的分布和变化规律,提出了轮廓尺寸为100 mm×100 mm×600 mm的高层建筑模型(实际尺寸为50m×50m×300m)按立面分区和取值的建议.     

不同流场下钢管输电塔塔身气动力特性

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型. 分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数. 结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近. 对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.     

某会展中心建筑表面风压分布的数值模拟

基于ANSYS-CFX 13.0软件平台,采用SST湍流模型对某会展中心16个风向角下表面风压场进行了三维数值模拟,并利用自编程序对模拟结果数据进行处理,得到表面分块体型系数.结果表明,附近的干扰建筑物影响了会展中心周围的风场和表面风压,同时数值结果符合钝体绕流规律,可供实际工程采用.分别用简化公式和日本规范建议公式对建筑风振系数进行了估算,建议设计时采用日本规范建议公式计算结果.     

兆瓦级太阳能热气流发电站风荷载的数值模拟

针对发电功率为100MW的太阳能热气流发电系统进行几何尺寸设计,运用计算流体力学(CFD)方法对兆瓦级太阳能热气流发电站的平均风荷载进行数值模拟,得到烟囱和集热棚内外风场和风压分布规律.根据风工程理论计算烟囱表面的压力系数和风载体型系数,与规范中圆截面构筑物的体型系数以及相关结构的风洞试验值进行比较.结果表明:模拟值与规范值基本吻合,这说明运用CFD方法对超高耸结构进行风荷载模拟是可行的.绘制体型系数曲线,研究烟囱沿圆周方向和高度方向平均风荷载的分布规律,结果表明,圆截面高耸结构的体型系数随高度的增大而减小.     

基于局部可见点进行的凹多边形凸分解算法

在参考基于顶点可见性的凹多边形凸分解算法的基础上,提出了改进的方法.该方法先搜索当前凹点,并由该凹角所在边引射线,将多边形所在平面分为A、B、C、D四个区域,并求取当前凹点在区域A内的可见点串;然后,以区域A中是否有可见点为依据,利用凹点的局部几何特性,通过引入权函数从凹点的可见点串中选取适当的点引剖分线,或者利用凹点夹角平分线与多边形在区域A中的线段的交点引剖分线进行多边形分解.本算法旨在通过减少所要求取的可见点数目提高算法效率.     

邻角精确控制的异型管辊弯成形过程数值模拟

针对汽车立柱用P形异型管多道次辊弯成形存在相邻凹凸角度偏差大、难以满足角度高精度要求的问题,基于弹塑性大变形理论,应用辊弯成形专业设计软件COPRA建立了P形异型管15道次辊弯成形有限元模型。结合实际生产过程,开展了完整成形过程的有限元仿真,分析发现焊管周长来料不足及P形异型管角部在轧辊孔型内金属流动不均、成形不到位是导致相邻凹凸角角度偏差过大的主要原因。结合仿真结果和生产实际,提出了选择合适的压缩系数、分配恰当的截面变形量和修正轧辊辊形三者相结合的邻角精确控制方法。应用所提方法进行了P形异型管辊弯成形有限元仿真,结果表明：仿真最终产品截面与设计截面基本一致,凹凸角的角度分别为90.5°和89.9°,角度偏差均在±1°的误差范围内;异型管辊弯成形金属流动到位,使得角部金属充满轧辊孔型,可改善P形异型管相邻凹凸角的成形质量。利用所提方法通过辊弯成形工业应用,获得了符合要求的P形异型管,其相邻凹凸角度精度分别提高了33.84%和36.70%,有效改善了P形异型管成形质量,可为生产实践提供依据。     

三维五向编织复合材料中纱线排列形态的实验分析

采用CCD显微摄像仪获取了树脂基三维五向编织复合材料的一系列截面图像，分析了编织复合材料内纱线的排列规律及其截面形状的变化．实验结果显示：沿编织成型方向，三维五向编织复合材料的不同横截面内纱线的排列方式不同，呈周期性变化；编织纱线的截面形状近似为扁平的凸透镜形；第五向不动纱的轴线基本保持伸直，其截面形状沿其轴向近似为扇形和三角形相互过渡变化；表面编织纱线的排列方式与内部编织纱线的排列有关，其截面形状近似为椭圆形。     

流线型箱梁气动外形的数值优化

为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学(CFD)模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。     

HB型活齿减速器啮合分析

用包络法导出了内齿轮的齿形方程,对压力角、曲率、拐点、顶切进行了详细分析,并给出了计算公式．提出了活齿与内齿轮的接触既有凸凸接触,又有凸凹接触;提出了顶切有利于减速器效率的提高,在保证齿顶强度和最小重合度条件下,允许一定量顶切．     

深圳大运会主体育场罩棚风压分布的数值模拟

为了求得体育场罩棚的风载体型系数,基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对深圳大运动会主体育场罩棚风压分布特性进行了数值模拟.采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解.将数值计算结果与风洞试验结果进行了对比,两者吻合较好,在此基础上,分析了风向角和风攻角对风压分布的影响,探讨了罩棚周围流场的绕流特性,并根据罩棚的结构形式及风压分布特点,给出了最不利风向下罩棚表面的区域平均风压系数以及罩棚设计风荷载的计算方法.结果表明:风向角对风荷载的影响较大,不同风向角下,来流的分离和漩涡脱落作用均有较大的不同.风攻角对罩棚表面风压分布的影响不大,对罩棚局部峰值的影响在15%以内,整体影响在5%以内.     

湍流强度对桥梁断面气动力特性的影响

桥梁结构处于大气边界层中,由于断面外形复杂、折点较多,其绕流常呈现复杂的流动分离和再附着状态,应评估来流湍流对桥梁断面气动特性的影响。基于节段模型测压风洞试验,获取了均匀流场和3种格栅湍流场下模型表面平均和脉动压力分布,评估了桥梁断面气动力特性的改变,分析了不同风场下断面流动分离再附着的变化。研究发现:湍流显著改变桥梁断面前缘（特别是零度和正攻角时上表面和负攻角时下表面）的分离和再附着特性,进而影响桥梁整体断面的气动力特性;随着湍流强度增加,前缘分离点的平均压力系数的幅值增大,而再附着点向上游移动;湍流强度对分离和再附着的影响程度随着风攻角的增大而变得显著;三分力系数在小风攻角时受湍流强度影响较小,在大风攻角下湍流强度的影响较大,变化的主要原因是断面前缘的压力分布变化。