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CFD风荷载数值模拟相关参数研究及在下击暴流中的应用

田晨  
【摘要】:结构抗风研究的方法包括:现场实测、理论模型和分析、风洞试验研究、基于CFD的数值模拟技术。近年来,随着计算机技术的提高,数值模拟以其自身的优点展现出广阔的发展空间,已经引起越来越多的关注。但同时由于风工程数值模拟起步较晚,目前利用数值模拟技术计算大气边界底层的复杂流场,还有许多困难有待克服。本文的研究工作围绕建筑风荷载的数值模拟开展,介绍了相关的基本理论、基本模型、基本参数和方法;并建立相应的模型,通过模拟计算对计算域尺寸设置、湍流模型的优劣、网格尺寸的划分进行了研究探讨,给出了相应的标准。 本文另一部分内容是对雷暴天气下击暴流进行了研究,其具有与常规大气边界层近地风完全不同的风场特征。利用CFD数值计算方法,进行了两部分工作:(1)、分别进行了二维模型和三维模型的模拟,得到了与经典理论吻合的速度及尺度特征。(2)、分别在下击暴流风场里沿r=0D、r=0.5D、r=1D、r=1.5D、r=2D和r=3D六个径向位置布置了大跨建筑和高层建筑,得到了每种模型的表面风压系数分布,以及其顶面上所受的合力,为结构抗风设计提供参考。


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