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《哈尔滨工业大学》 2011年
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龙卷风风场及其对建筑物风荷载影响的数值模拟

李波  
【摘要】:全球因风所造成的灾害和损失日益严重。据国内外统计资料表明,在所有自然灾害中,因风所造成的灾害和损失居各种灾害之首。对于跨度大,柔性大,自重轻的建筑,风荷载往往是结构设计非常的重要因素。许多研究者对台风、暴流等极端风进行了大量的分析,而对于龙卷风这方面的研究还甚为缺乏。像核电站之类的建筑,一旦破坏将对社会带来极大的损失和次生灾害,但我国现阶段建筑设计规范在龙卷风对结构的影响方面没有给出具体的要求和方法,缺乏指导性和可操作性。因此,研究龙卷风对建筑物的影响显得至关重要。 本文基于涡旋的理论知识对龙卷风风场进行分析,然后采用数值模拟的方法,通过CFD计算软件FLUENT 6.3模拟了龙卷风风场,并对影响龙卷风风场的各种参数进行了分析,最后将建筑物加载到龙卷风风场中来研究建筑物表面风压的分布特征。 本文主要从龙卷风切向速度和静压的分布方面研究其风场特征。同一高处沿径向分布的切向速度对应一个最大值,该处的半径称为核心半径。核心半径处的切向速度达到最大值,而远离核心半径切向速度会逐渐减小。此外,龙卷风的风压和速度沿高度的变化很小。为了说明模拟的龙卷风风场的合理性,本文将数值模拟沿径向切向风速的分布曲线与理论公式得到的曲线做了对比。 为了更深入地研究CFD数值模拟的龙卷风风场,文中通过对影响龙卷风风场的各种因素做了分析。通过改变龙卷风风场的几何尺寸、入口方向和入口初始风速大小对影响龙卷风同一高度处的最大切向风速和核心半径进行了对比分析,以求得更为合适的龙卷风发生装置的数值模拟模型。 最后,将建筑物置于龙卷风风场中,得到了并分析了建筑物表面的风压分布规律,力求为民用建筑和核工业建筑的抗龙卷风设计提供技术依据。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU312.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 赵平,孙淑清;一次西南低涡形成过程的数值试验和诊断(一)——地形动力作用和潜热作用对西南低涡影响的数值试验对比分析[J];大气科学;1991年06期
2 唐晓春,刘会平,潘安定,梁必骐,李燕彤,王同美;广东沿海地区近50年登陆台风灾害特征分析[J];地理科学;2003年02期
3 伍培云,陆建隆;盆池涡旋转方向和龙卷风的形成[J];河北师范大学学报(自然科学版);2004年02期
4 纪文君,刘正奇,郭湘平,王卫强,朱秀华;龙卷风生成机制的探讨[J];海洋预报;2003年01期
5 陈家宜,杨慧燕,朱玉秋,刘吉成,宣德旺,姜爱军,贾沛荣;龙卷风风灾的调查与评估[J];自然灾害学报;1999年04期
6 张宝盈;人工控制龙卷风的可能性——龙卷风成因新探[J];自然杂志;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何慧;覃志年;庞芳;李艳兰;;邕江洪水的特征及其气候成因研究[J];地理科学;2007年04期
2 王金博;钱维宏;;半个世纪来热带海洋风暴对中国大陆的影响[J];地球物理学报;2005年05期
3 孙淑清,田生春,杜长萱;中尺度低涡发展时高层流场特征及能量学研究[J];大气科学;1993年02期
4 孟智勇,徐祥德,陈联寿;一种适于较强台风的切向风廓线方案及其对异常台风路径的数值模拟研究[J];大气科学;2001年02期
5 陈香;陈静;;不同登陆地点影响福建的台风灾害时空特征分析[J];亚热带资源与环境学报;2006年04期
6 黄小丹;周武;;“派比安”在阳江不同地区的风场特征及防风问题[J];广东气象;2007年02期
7 马红云,马镜娴,罗哲贤;切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响[J];南京气象学院学报;2003年06期
8 万齐林,何溪澄;一个与卫星TBB相匹配的人造台风构造方案[J];热带气象学报;2003年S1期
9 黄小刚,费建芳,张根生,陆汉城;一种台风海面非对称风场的构造方法[J];热带气象学报;2004年02期
10 黄小刚,陆汉城,费建芳,张根生;投影网格中的坐标确定及在台风数值试验中的应用[J];热带气象学报;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈艾荣;刘志文;周志勇;;大跨径斜拉桥在龙卷风作用下响应分析[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
2 刘志文;陈艾荣;;强风作用下桥梁风险分析与评估[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
3 肖仪清;李利孝;吴志学;李朝;李秋胜;宋丽莉;;基于近地观测的台风脉动风速谱研究[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2007年
4 何连华;符龙彪;夏育颖;肖从真;;万科中心风环境数值模拟研究[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2007年
5 孙洪鑫;陈政清;王修勇;;磁流变式调谐液柱阻尼器对随机风荷载开环控制研究[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2007年
6 张宪堂;陈艾荣;;运输皮带通廊斜拉桁架横向风振研究[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2007年
7 刘焕彬;;山东半岛地区龙卷风及其破坏力参数特征[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
8 王亮;潘晓滨;李毅;张云;史荟燕;;对NCAR_AFWA方案风场改进及对“云娜”台风模拟研究[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
9 赵琳娜;赵思雄;;1998年7月下旬长江流域暴雨期间两类中尺度低涡的对比分析[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
10 黄小刚;费建芳;陆汉城;;消去分析台风方法的对比研究[A];中国气象学会2006年年会“灾害性天气系统的活动及其预报技术”分会场论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王健;互插式连栋温室优化设计与通风试验研究[D];南京农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;NOAH陆面模式在GRAPES中的应用[D];中国气象科学研究院;2006年
2 于波;2004年重庆“9.5”特大暴雨与西南低涡的数值模拟[D];中国气象科学研究院;2006年
3 杨莉莉;浙江省沿海城市行道树抗风能力调查研究[D];浙江大学;2006年
4 常金鹏;基于性能的结构全寿命费用最小设计方法研究[D];大连理工大学;2006年
5 崔粉娥;一次山西低涡暴雨的数值模拟及诊断分析[D];南京信息工程大学;2007年
6 张陈胜;大型双曲冷却塔风荷载的数值模拟研究[D];浙江大学;2008年
7 彭志伟;雷暴冲击风风场及对低平屋盖作用的数值模拟[D];浙江大学;2008年
8 马晓爽;巨型垂直轴风力发电机组结构的风振响应[D];北京交通大学;2008年
9 翟鹏程;转体梁施工中的不平衡问题及风致振动研究[D];北京交通大学;2008年
10 梁瑞庆;利用刚性模型风洞试验的多阶模态力法的ANSYS及FORTRAN联合开发[D];广东工业大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林仲青,李献洲;9403号强热带风暴外围龙卷风分析[J];广东气象;1995年03期
2 罗四维,王安宇,章俊根;夏季青藏高原对它附近流场影响的数值试验[J];高原气象;1984年02期
3 俞小鼎;郑媛媛;张爱民;姚叶青;方翀;;安徽一次强烈龙卷的多普勒天气雷达分析[J];高原气象;2006年05期
4 伍培云,陆建隆;盆池涡旋转方向和龙卷风的形成[J];河北师范大学学报(自然科学版);2004年02期
5 杨金莲,李璨宇;东洞庭湖湖洲“98、5”龙卷风分析[J];海洋湖沼通报;1998年03期
6 纪文君,刘正奇,郭湘平,王卫强,朱秀华;龙卷风生成机制的探讨[J];海洋预报;2003年01期
7 陶立英,严济远,徐家良;Monte-Carlo模拟方法在风工程中的应用[J];南京气象学院学报;2001年03期
8 许晨海,朱福康,杨连英,张存华,焦育忠;美国强天气过程预报进展[J];气象科技;2003年05期
9 干莲君,田心如,张东凌,项瑛,罗莹;龙卷风的风强分析与极值推断[J];气象科学;1999年01期
10 沈树勤;台风前部龙卷风的一般特征及其萌发条件的初步分析[J];气象;1990年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 葛耀君;赵林;项海帆;;结构风工程中的台风数值模拟研究进展[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
2 梁必骐;;中国沿海的台风灾害及其对经济发展的影响[A];论沿海地区减灾与发展——全国沿海地区减灾与发展研讨会论文集[C];1991年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 董洪岩;广州“伊布都”台风实测结果分析[D];西安理工大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘文举;何益斌;童小龙;;龙卷风近地移动梯度对低层房屋风场影响[J];郑州大学学报(工学版);2011年04期
2 刘黎;;龙卷风混凝土砌体住宅避难房设计详解[J];建筑砌块与砌块建筑;2007年05期
3 刘黎;;NCMA颁布TEK 5-14《用于躲避暴风和龙卷风的混凝土砌体避难所》[J];建筑砌块与砌块建筑;2008年02期
4 谢欣荣;;湘北龙卷风研究[J];湖南水利水电;2009年06期
5 宋承勇 ,杨四全;兼顾精确性与火力密度 俄罗斯发展出全球综合性能最强的火箭炮系统 恐惧的龙卷风 俄罗斯BM-30火箭炮最新进展[J];国际展望;2004年13期
6 秦定杰;;人间自有真情在,团结救灾建家园——“七·二八”龙卷风在嘉定发生以后[J];上海水务;1987年02期
7 王真;;美国气象人员致力改进暴风雨预报[J];全球科技经济瞭望;1990年01期
8 张天祝;;核电厂厂址选择中龙卷风有关问题的探讨[J];核安全;2008年03期
9 刘明;;忧见风云起 创新灭灾魔——记廖意民与他的两项发明专利[J];中国发明与专利;2009年04期
10 倪巍;郑亮;;美女与野兽[J];摩托车;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 申占营;张静;薛龙琴;师丽魁;王红振;王红杏;;河南西部龙卷风的发生时段和地域分布特点[A];第27届中国气象学会年会重大天气气候事件与应急气象服务分会场论文集[C];2010年
2 蔡秀华;陈辉;曹鸿兴;吕文忠;;靖宇划定区域龙卷风的时间特征和灾害分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
3 张保亮;林品芳;陈嘉荣;;雷达合成风场之作业化研究[A];2011年海峡两岸气象科学技术研讨会论文集[C];2011年
4 宋丽莉;何夏江;;龙卷风特征及其破坏力参数评估[A];中国现场统计研究会第九届学术年会论文集[C];1999年
5 刘清煌;;台湾地区近年龙卷风之研究[A];2009年海峡两岸气象科学技术研讨会论文集[C];2009年
6 高珊;凌士兵;何小宁;;西行台风影响期间福建海区风场分布特点[A];第七届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文集[C];2010年
7 N.Culter;;加拿大减轻龙卷风灾害的行动[A];联合国国际减轻自然灾害十年论文精选本论文集[C];2004年
8 李民;王其龙;王建新;朱建华;陆镜清;;20%龙卷风AS防治桑园杂草小区药效试验[A];中国蚕学会第五次全国桑保学术研讨会论文集[C];2004年
9 方宗义;曹治强;方翔;;2007年7月发生在皖苏北部龙卷风的初步分析[A];第四届全国灾害性天气预报技术研讨会论文集[C];2007年
10 陈钟荣;吴彬;段树;毕永恒;黄建松;;双基地双偏振多普勒雷达资料处理与风场反演[A];第27届中国气象学会年会雷达技术开发与应用分会场论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 袁长焕;盛夏如何防龙卷[N];大众科技报;2007年
2 记者 张淼淼;北京遭遇的旋风是龙卷风?[N];新华每日电讯;2004年
3 杨绮薇;凶猛“龙卷风”突袭广东[N];中国气象报;2006年
4 通讯员 吴光兵 刘方平;枣阳市太平镇突遭龙卷风袭击[N];湖北科技报;2007年
5 冯俊扬;龙卷风几乎“卷”平美国一镇,死伤70多人[N];新华每日电讯;2007年
6 刘世领;龙卷风昨又袭击高邮[N];新华日报;2007年
7 冯武勇;美刮龙卷风多人伤亡[N];新华每日电讯;2008年
8 本报记者 胡英;趋势“龙卷风”席卷全国[N];计算机世界;2003年
9 记者 王鹏 龙成通 邓柱峰 吴波 翁晓鹏 见习记者 李传智 何波 通讯员 贝馨梅 曾令华 张喜洋 张鹏;龙卷风突袭4座城市瞬间卷走9个生命 逾百人受伤[N];广州日报;2006年
10 实习生 张梦然;利用龙卷风图像可预警风暴[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙毅;山地风场中高层建筑风致振动研究[D];重庆大学;2010年
2 李重阳;大跨度悬挑屋盖风场的大涡模拟[D];华南理工大学;2011年
3 宋贵霆;合成孔径雷达提取海面风、浪信息研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
4 徐玲玲;风场等外部强迫对东中国海海洋物理环境的影响[D];中国海洋大学;2008年
5 刘世光;大气现象的真实感建模及绘制技术研究[D];浙江大学;2007年
6 余志祥;高速铁路大型客站建筑风荷载及流固耦合作用研究[D];西南交通大学;2011年
7 李南;多普勒雷达资料的退速度模糊、风场反演和临近预报的研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 宋成芳;动态植物场景的建模与仿真研究[D];浙江大学;2007年
9 陈伏彬;大跨结构风效应的现场实测和风洞试验及理论分析研究[D];湖南大学;2011年
10 高亮;内陆强风特性的现场实测与模拟[D];长安大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李波;龙卷风风场及其对建筑物风荷载影响的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 刘伟;漏斗模型下房屋龙卷风荷载分析[D];河北大学;2011年
3 李星;江苏沿海低层风场精细化分析模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
4 热夏提.艾尔肯;高层建筑绕流风场的数值计算[D];南京理工大学;2013年
5 郁有礼;高层建筑物绕流风场的数值模拟研究[D];西安建筑科技大学;2005年
6 潘文卓;江苏省龙卷风分布特征及其灾害评估[D];南京信息工程大学;2008年
7 陈端伟;区域空气污染预报的风场数值模拟[D];华东师范大学;2005年
8 付长宇;沈阳市住宅典型形体环境风场的数值模拟与评价[D];东北大学;2009年
9 郭文星;复杂山地地形风场CFD多尺度数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 高丽;中尺度天气系统的数值模拟和多普勒雷达风场反演研究[D];南京信息工程大学;2011年
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