大渦模擬入口湍流生成技術及矩五拱形折疊網(wǎng)架結構表面風壓研究.pdf

1、矩五拱形折疊網(wǎng)架結構具有折疊展開迅速、質量輕、可反復使用、便于儲存及運輸?shù)葍?yōu)點，已廣泛應用于軍事以及民用等領域。折疊網(wǎng)架結構的特點決定了其對風荷載的作用非常敏感，是結構設計中的控制荷載。目前，中國規(guī)范尚未對此類結構的風荷載體型系數(shù)給出相應的取值方法，因此，本文對矩五拱形折疊網(wǎng)架結構進行大渦模擬計算并對其表面風壓分析研究具有重要的工程應用價值。折疊網(wǎng)架結構位于大氣邊界層，用大渦模擬（LES）去準確預測風對結構影響的前提之一是湍流入口條件匹

2、配大氣邊界層（ABL）實際風流動特性。以往對結構風效應的數(shù)值模擬大多采用雷諾平均的方法，入口多采用均勻入口或者其入口的脈動風特性與近地的風特性差異較大，得到的結果不是特別精確。因此，一個用于大渦模擬并且可以很好得還原大氣邊界層風特性的入口湍流方法至關重要。
　　本文介紹了結構抗風研究的方法及理論，并將CFD數(shù)值模擬中大渦模擬作為本文進行數(shù)值風洞模擬的重要方法。首先針對大渦模擬數(shù)值風洞技術，分析湍流脈動風的特性及三種廣泛應用的脈動風

3、生成方法，并分析了一種新的入口湍流生成方法：離散再合成隨機流動生成法（DSRFG方法）。然后，基于Karman風速譜，通過Matlab編程生成脈動風速時程，并將其成功加入到CFX流場分析軟件的入口。接著，用此方法計算方柱及標準高層建筑結構模型來驗證本文方法的準確性，證明了本文的方法可以較好的還原大氣邊界層風特性。最后，用驗證的脈動風入口生成方法對矩五拱形折疊網(wǎng)架結構進行數(shù)值風洞模擬，并研究其外部流場及表面風壓分布特性。
　　在0°

4、風向角下，矩五拱形折疊網(wǎng)架結構表面的平均風壓系數(shù)沿結構的長軸對稱，結構表面大部分受負壓，受壓面積大約只占結構表面總面積的12.77％；風荷載體型系數(shù)最大值為0.81，位于迎風面下部區(qū)域，風荷載體型系數(shù)最小值為-0.73，位于主體結構靠近迎風面的第一榀框架兩側表面。在90°風向角下，矩五拱形折疊網(wǎng)架結構表面的平均風壓系數(shù)沿結構的短軸對稱，結構表面大部分受負壓，受壓面積大約占結構表面總面積的24%；風荷載體型系數(shù)最大值為0.81，位于迎風面