建筑物風(fēng)荷載與山地風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件能力的提升和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算風(fēng)工程(CWE)領(lǐng)域的研究正蓬勃發(fā)展。作為一種新的風(fēng)工程研究方法，計(jì)算風(fēng)工程的優(yōu)勢(shì)和潛力受到了越來越多的重視。本文基于商業(yè)CFD軟件，研究了建筑物表面靜風(fēng)荷載及復(fù)雜山地地形風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬。 在建筑物風(fēng)荷載的模擬研究中，首先，確定了采用代表兩種不同類型但都具有發(fā)展?jié)摿ν牧髂M方法——剪切應(yīng)力模型(SST)及大渦模擬(LES)，使用適應(yīng)能力強(qiáng)且網(wǎng)格相對(duì)密度高的Hexc

2、ore型混合網(wǎng)格。其次，通過對(duì)四種標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)荷載的模擬，逐步建立了一套有效的建筑物風(fēng)荷載模擬方法，它不僅適用于各種復(fù)雜外形建筑，而且能夠模擬任意風(fēng)向下的荷載。最后，使用該方法模擬了地王大廈的風(fēng)荷載，通過與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果比較，肯定了CFD模擬的可行性，同時(shí)也總結(jié)了模擬不夠準(zhǔn)確的區(qū)域及規(guī)律性錯(cuò)誤。 在復(fù)雜山地地形的風(fēng)場(chǎng)模擬研究中，首先，使用四種RANS的湍流模型和LES方法模擬了坡度最大傾角為32°的標(biāo)準(zhǔn)山體模型周圍風(fēng)場(chǎng)的分布

3、情況，并與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的進(jìn)行了對(duì)比分析。然后，基于標(biāo)準(zhǔn)模型的方法，模擬了大氣邊界層中特征尺度為千米量級(jí)的某山地地形的三維風(fēng)場(chǎng)。計(jì)算模型采用六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，山地地表由4萬多個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)形成，總面積為10.1km×6.9km，比較了四種基于RANS方法的湍流模型及三種網(wǎng)格分辨率對(duì)風(fēng)場(chǎng)模擬的影響，數(shù)值模擬了兩種主風(fēng)方向下該地形流場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)方向分布，并將數(shù)值模擬結(jié)果與在該場(chǎng)地的六個(gè)測(cè)風(fēng)站的一年觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，分別給出了山地10m及55m高