收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟

王婷婷  
【摘要】:随着国民经济的发展和社会活动的需要,人们对工程结构的要求越来越高。为了增加高度与跨度,结构逐渐采用轻质高强的建筑材料,使得结构刚度日趋减小,对风荷载更加敏感;由于对建筑效果的追求,建筑结构的体型越来越丰富多彩,使得确定结构风荷载的难度不断增加。如果不能合理确定作用在结构上的风荷载将会造成工程结构损伤和破坏,给人民生命财产带来重大的损失,所以确定风荷载的准确取值是结构抗风设计的关键;而大气边界层的流场特性,如风速剖面、湍流度剖面、脉动风速功率谱等是确定结构风荷载的基础;因此,准确描述建筑结构周围的大气边界层风场情况是确定结构风荷载的前提。 随着计算机软硬件水平的飞速发展,CFD技术在工程中的应用愈加广泛,且CFD具有速度快、费用低、结果采集更为全面等明显优势,良好的应用前景使其在结构风工程领域得到了越来越多的重视,正逐渐成为计算结构风荷载、模拟复杂风环境的重要方法之一。 土木工程结构所处的大气边界层风场是不可压缩的湍流运动。根据对湍流中各级尺度涡计算精度和对控制方程处理方法的不同,CFD的模拟方法可分为直接数值模拟法(DNS)、雷诺平均法(RANS)和大涡模拟法(LES)三类。其中,大涡模拟法是数值抗风研究中兼顾计算精度与计算效率的主要选择。本文将采用大涡模拟的方法对不同地貌类别大气边界层风场进行数值模拟,为模拟建筑结构绕流、确定结构表面风荷载提供依据。 本文主要研究工作包括: 1、通过利用拟周期边界条件、布置粗糙元和添加随机扰动等措施实现了大气边界层风场的LES模拟。其中,通过布置粗糙元增加流场底部的扰动,通过在流场指定范围内添加满足正态分布的随机数来加大流场上部的扰动,并提出了添加随机数标准差的近似计算公式。 2、自己编写C语言程序描述上述拟周期边界条件及添加的随机数,将其作为UDF加入到FLUENT软件中参与计算,并通过编写并行程序加快计算速度。 3、研究了CFD数值计算中各种参数的设置,主要包括计算域的选取、粗糙元的布置、网格的划分及时间步长的设置,并针对本文所模拟的大气边界层风场提出各参数的合理取值。 4、验证了本文提出的数值模拟方法的可行性与正确性,并分析了影响数值模拟结果的主要参数,包括网格密度、数据提取位置、粗糙元高度、随机数大小、随机数赋值方向及范围,掌握了其影响规律。 5、采用上述模拟方法,对不同地貌类别的大气边界层风场进行数值模拟,并通过改变各影响参数的取值,使模拟得到的风场特征参数逐渐逼近模拟目标,最终生成需要的大气边界层风场,为后续进行结构钝体绕流的大涡模拟提供了有价值的来流风场生成方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王光远,李桂青;在风荷载作用下高聳结构反应的概率分析[J];建筑学报;1962年03期
2 ;关于起重机风荷载计算问题[J];工程机械;1975年05期
3 陈长缨,寿楠椿,王用中;三门峡黄河公路大桥在风荷载及施工荷载作用下的稳定性分析[J];桥梁建设;1994年03期
4 夏禾,阎贵平,陈英俊;列车一斜拉桥系统在风载作用下的动力响应[J];北方交通大学学报;1995年02期
5 李鸣,陈扬骥;升降式脚手架的设计计算[J];住宅科技;1998年11期
6 范全林,张会强,郭印诚,王希麟,林文漪;几何对称性处理对自由平面湍射流大涡模拟的影响[J];燃烧科学与技术;2001年02期
7 孙德发;连栋温室结构设计中风荷载取值方法初探[J];农机化研究;2004年04期
8 蒋平,郭印诚,张会强,王希麟,林文漪;矩形射流中的流向涡分布特性及作用[J];清华大学学报(自然科学版);2005年08期
9 林灿;上渡芙蓉园设计的若干问题[J];福建建筑;2005年Z1期
10 魏英杰,何钟怡;横掠并列双方柱强制对流换热的频谱分析[J];哈尔滨工业大学学报;2005年09期
11 张昌兵;水力机械叶片尾流机理研究[J];四川大学学报(工程科学版);2005年06期
12 李会知;樊友景;;高层建筑等效静态风荷载的确定[J];建筑结构;2006年07期
13 于胜春;李昊;赵汝岩;周红梅;;突扩燃烧室低频压力振荡的大涡模拟[J];海军航空工程学院学报;2006年05期
14 白志平;陈东耀;王向阳;;黑沟大桥风荷载振动分析[J];交通标准化;2007年Z1期
15 郭巨;赵玉星;;关于山区建筑物的风速研究[J];山西建筑;2007年01期
16 钟震西;;建筑物风荷载的数值模拟[J];国外建材科技;2007年04期
17 蔡志波;;高层建筑风荷载及抗风设计[J];中国水运(学术版);2007年10期
18 潘元;张顺强;薛中兴;;大跨弧形屋面风荷载特性的风洞试验研究[J];建筑结构;2007年10期
19 金新阳;金海;扬伟;申林;;户外独立柱广告牌风荷载的数值模拟研究[J];工业建筑;2007年S1期
20 罗钊伟;胡新丽;;某沿海地区高层住宅楼裂缝成因分析[J];山西建筑;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹曙阳;;计算流体力学在风工程中的应用[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
2 苗世光;蒋维楣;;城市边界层大涡模拟初步研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“城市气象与科技奥运”分会论文集[C];2003年
3 张凯杨;许春晓;崔桂香;张兆顺;;平面射流及标量扩散的大涡模拟[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 周磊;徐春龙;柳贺;韩君;;4气门柴油机进气及喷雾过程的大涡模拟研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
5 陆夕云;庄礼贤;;热分层剪切湍流大涡模拟动力学亚格子尺度模型[A];全国流体力学青年研讨会论文集[C];2001年
6 陈建国;符松;;综合体育馆假想火灾的数值模拟[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
7 杨庆山;李启;;亚格子模型在钝体绕流大涡模拟中的比较[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 刘奕;郭印诚;张会强;王希麟;林文漪;;不同速度比下平面射流拟序结构发展过程的大涡模拟[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
9 梁彬;朱凤荣;李长龄;孟宪忠;陈凯;王宝民;;建筑结构周边风场的变化对风荷载的影响[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
10 王永康;石磊;刘向军;;循环流化床内气相流动的大涡模拟研究[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张斌;大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D];上海交通大学;2011年
2 朱伟亮;基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究[D];北京交通大学;2011年
3 关晖;湍流射流的大涡模拟及其动力学特性研究[D];河海大学;2005年
4 李雪松;基于可压缩流方法的大涡模拟及其工程化应用[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
5 周磊;大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[D];大连理工大学;2010年
6 刘戈;基于代表性互动小火焰(RIF)模型的内燃机喷雾燃烧大涡模拟研究[D];大连理工大学;2012年
7 邹高万;船舶机舱火灾热流场特性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 宿晓辉;带有植物的河道水流紊流运动大涡模拟[D];大连理工大学;2002年
9 董安正;高层建筑结构抗风可靠性分析[D];大连理工大学;2002年
10 张燕;横流冲击射流涡旋结构的实验和数值研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷婷;基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟[D];北京交通大学;2011年
2 王洁;高层钢筋混凝土框架结构的抗风可靠性分析[D];河海大学;2006年
3 孔江涛;空冷凝汽器支架结构体系气弹模型风洞试验研究[D];西安建筑科技大学;2007年
4 张天舒;风荷载体型系数确定的数值风洞方法研究[D];天津大学;2007年
5 邹亮;多层轻钢框架结构住宅风作用下二阶性能分析[D];华中科技大学;2007年
6 付岚岚;大跨度桥梁伸缩装置的研究[D];长安大学;2006年
7 贺鲲;输电塔的风振响应及控制[D];北京交通大学;2007年
8 丁剑霆;应用变分原理研究桥梁的内力和变形初探[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 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
10 杨晓燕;带加强环的中空筒体钢结构的整体性能分析[D];西安建筑科技大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王冠华;ZL保温技术风荷载性能[N];中国建设报;2003年
2 特派记者 刘春辉;共同开发TD-SCDMA测试仪表[N];人民邮电;2001年
3 辛和;新广州火车站风荷载与风环境试验研究项目完成[N];中国建设报;2008年
4 中国建筑砌块协会秘书长 杜建东;砌块配筋砌体与龙卷风、热带风暴[N];中国建材报;2007年
5 建设部科技发展促进中心 北京振利高新技术公司;外墙外保温技术问答?[N];中华建筑报;2004年
6 建设部科技发展促进中心 北京振利高新技术公司;外墙外保温技术问答?[N];中华建筑报;2003年
7 薛兴东 窦旭红;玻璃幕墙深化设计浅谈[N];中国建材报;2006年
8 林颖儒 林高;钢拱加网壳构成水晶皇冠[N];建筑时报;2007年
9 浙江中成建工集团 袁韶山 蔡志勇 徐年福 杨云良 黄灏;悬挑脚手架锚固端吊环改善应用实例[N];建筑时报;2008年
10 本报记者 贺丹;构建抗风揭系统时不我待[N];中国建材报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978