龙卷风作用下两类屋面风荷载特性对比研究

为研究龙卷风风场中央的两类屋面低矮建筑风荷载特性,文中以计算流体动力学手段建立Ward型龙卷风发生装置,采用Realizable k-ε湍流模型实现对两类屋面模型的数值模拟研究。对比分析3种典型屋面坡角（15°、30°和45°）下两类屋面低矮建筑物风荷载特性。研究结果表明,建筑物位于龙卷风中心时,龙卷风作用下两类屋面均受负压,且风压呈中心对称分布;随着屋面坡角的增加,双坡屋面建筑物所受最大负风压系数由-0.49增大至-1.04,四坡屋面风压随坡角增加而增大现象不明显,最大负风压系数稳定在约-0.49;同时两类屋面建筑物顶部中央的漩涡分离,转移至两侧屋檐处,屋面的漩涡数量减少。龙卷风作用下两种屋盖对比研究中得出结论,相较双坡屋面四坡屋面在3种坡度下均可有效减低风荷载。     

并列切角方柱风致干扰效应的大涡模拟研究

针对并列切角高层建筑间的干扰影响问题,本文采用大涡模拟方法研究雷诺数22 000的均匀流场下并列切角(切角率10%)方柱的干扰效应。基于模型的网格收敛性分析及模型准确性验证,对比分析不同间距比下并列切角方柱的气动干扰效应和流场分布,并探寻风压干扰效应的影响规律和形成机理。结果表明：对于并列切角方柱,平均阻力系数主要呈放大效应,脉动升力系数主要呈减小效应。在并列切角方柱处于小间距(B/L=1.2)时,由于风与壁面的相互作用,产生风压力,风压力与方柱表面力叠加,对正压区域产生加强效果,表现为放大效应,对负压区域进行削弱,出现减小效应;当B/L=1.5时,结构干扰最剧烈,其中相邻立面后流场的切角处放大效明显,干扰因子最大值为2.58;当B/L≥4.0时,除相邻立面外的其他立面与切角干扰效应趋于消失;当B/L=8.0时,相邻立面仍然存在28%的放大效应。     

不同切角率串列双方柱干扰效应数值模拟

为进一步了解串列建筑的气动干扰效应,文中采用大涡模拟方法,研究切角串列双方柱（切角率分别为1/9、1/8、1/7、1/6）在雷诺数为22000时的气动力系数、流场分布以及平均风压系数变化规律。结果表明4种切角率情况下,上、下游方柱的平均阻力方向不同。随着切角率的减小,两柱间的漩涡发展更充分;侧立面大部分区域表现为风压力,且随着切角率的增大压力区域也逐渐增加。     

两种角部形式并列双方柱风荷载数值模拟

为探究角部处理措施对于并列建筑的气动干扰效应影响，以凹角和圆角两种角部处理（角部变化率10%）并列双方柱为研究目标，在B（两方柱中心距）/L（方柱边长）=1.2的间距比工况下进行大涡模拟。对比两组并列双方柱的平均风压系数、流场机理、升力系数与阻力系数时程。结果表明两种角部处理的并列双方柱均在间距比为1.2时出现偏流现象；凹角方柱对气流前缘分离有增强效果，结构升力系数与阻力系数极值均大于圆角方柱；圆角方柱周围旋涡发展更完全，气动力系数受偏流旋涡影响波动更大。