本文關(guān)鍵詞：多折面體型空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大跨度空間結(jié)構(gòu)是最近幾十年來(lái)發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)形式,多折面體型空間結(jié)構(gòu)便是其中的一種,因其具有輕巧美觀的建筑造型和廣闊的無(wú)內(nèi)柱空間,廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)車(chē)站、會(huì)展中心等大型公共建筑中。然而此種結(jié)構(gòu)形式對(duì)風(fēng)荷載的作用特別敏感,其風(fēng)荷載問(wèn)題已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與計(jì)算風(fēng)工程的熱點(diǎn)。并且由于大跨度空間結(jié)構(gòu)的體型越來(lái)越復(fù)雜,現(xiàn)行荷載規(guī)范少有此類(lèi)體型供于參考,規(guī)范性指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)就顯得很缺乏。目前,理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載困難性很大,而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)手段和風(fēng)洞模擬試驗(yàn),可以得到較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果,但費(fèi)時(shí)、費(fèi)人力和物力,以及其適用性不強(qiáng)等,在實(shí)際工程中無(wú)法廣泛應(yīng)用。因此,有必要尋求新的解決方法研究結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中湍流模型的不斷發(fā)展和完善,以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,用數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的技術(shù)已日漸成熟,故采用該方法研究多折面體型空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。 本文利用計(jì)算軟件CFX14.0作為計(jì)算平臺(tái),對(duì)多折面體型空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載進(jìn)行模擬計(jì)算與分析,研究的主要內(nèi)容有： 1.以TTU建筑原型試驗(yàn)作為簡(jiǎn)單方體結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型,選用不同的湍流模型及不同的風(fēng)向角進(jìn)行數(shù)值模擬,然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析,得到了結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布規(guī)律以及結(jié)構(gòu)周?chē)鲌?chǎng)的繞流特性,驗(yàn)證數(shù)值模擬技術(shù)在建筑物風(fēng)荷載方面的正確性與可靠性。 2.以西寧海湖新區(qū)體育場(chǎng)為多折面體型空間結(jié)構(gòu)的計(jì)算實(shí)例,建立全比例尺結(jié)構(gòu)模型,沿用前述算例的合理參數(shù),選取了不同的湍流模型及風(fēng)向角作為模擬的各項(xiàng)工況,對(duì)其結(jié)構(gòu)周?chē)娘L(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算,對(duì)得到的模擬結(jié)果做出以下分析： (1)選取SSTk-ω剪切應(yīng)力輸運(yùn)模型和BSL-RSM雷諾應(yīng)力模型,在不同風(fēng)向角來(lái)流作用下,分析了湍流模型對(duì)屋面風(fēng)壓分布的影響。 (2)對(duì)不同風(fēng)向角來(lái)流的作用,分析了屋面的風(fēng)壓分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)周?chē)鲌?chǎng)的繞流特性。 (3)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算了屋蓋表面上的平均風(fēng)壓系數(shù),給出最不利分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù),為該類(lèi)工程的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供了參考。 通過(guò)以上的研究和分析,為多折面體型空間結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究與設(shè)計(jì)提供了一定的參考,并對(duì)CFD數(shù)值模擬在風(fēng)荷載研究中的應(yīng)用做了一些總結(jié)和展望。
【關(guān)鍵詞】：多折面體型 風(fēng)荷載 數(shù)值模擬 湍流模型 平均風(fēng)壓系數(shù) 計(jì)算流域
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU312.1
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景及意義10-13
• 1.1.1 課題背景10-13
• 1.1.2 課題意義13
• 1.2 風(fēng)工程的研究方法13-15
• 1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)13
• 1.2.2 風(fēng)洞試驗(yàn)13-14
• 1.2.3 理論分析14
• 1.2.4 數(shù)值模擬14-15
• 1.3 風(fēng)工程的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 國(guó)外研究15-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第2章 風(fēng)荷載特性分析18-24
• 2.1 近地面風(fēng)18-21
• 2.1.1 大氣邊界層18-19
• 2.1.2 平均風(fēng)剖面19
• 2.1.3 脈動(dòng)風(fēng)特性19-21
• 2.2 特征湍流特性21-22
• 2.3 鈍體繞流特性22-24
• 第3章 CFD數(shù)值模擬24-33
• 3.1 基本控制方程24-25
• 3.1.1 連續(xù)方程(質(zhì)量守恒定律)24
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)方程(動(dòng)量守恒定律)24-25
• 3.1.3 能量守恒方程(能量守恒定律)25
• 3.2 數(shù)值模擬方法25-28
• 3.2.1 直接數(shù)值模擬26
• 3.2.2 非直接數(shù)值模擬26-28
• 3.3 湍流模型28-30
• 3.3.1 渦粘模型28-29
• 3.3.2 雷諾應(yīng)力方程模型29-30
• 3.4 近壁面的處理30
• 3.5 基于有限體積法的控制方程離散30-32
• 3.5.1 計(jì)算流域的離散31
• 3.5.2 方程的離散化31
• 3.5.3 離散化的格式31-32
• 3.6 流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算(SIMPLE算法)32
• 3.7 本文的計(jì)算平臺(tái)——CFX32-33
• 第4章 簡(jiǎn)單方體結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的數(shù)值模擬33-46
• 4.1 TTU建筑原型試驗(yàn)風(fēng)荷載數(shù)值模擬33-38
• 4.1.1 計(jì)算模型33-34
• 4.1.2 數(shù)值模擬方案34-35
• 4.1.3 計(jì)算流域的確定35-36
• 4.1.4 網(wǎng)格劃分36-37
• 4.1.5 邊界條件的設(shè)定37-38
• 4.1.6 求解器的設(shè)置38
• 4.2 計(jì)算結(jié)果及分析38-44
• 4.2.1 結(jié)果對(duì)比38-41
• 4.2.2 表面風(fēng)壓的分析41-44
• 4.2.3 建筑物周?chē)鲌?chǎng)的繞流特性44
• 4.3 本章小結(jié)44-46
• 第5章 多折面體型鋼桁架屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的數(shù)值模擬46-57
• 5.1 西寧海湖新區(qū)體育場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)值模擬46-50
• 5.1.1 計(jì)算模型46-47
• 5.1.2 數(shù)值模擬方案47
• 5.1.3 計(jì)算流域模型47-48
• 5.1.4 網(wǎng)格劃分48-49
• 5.1.5 邊界條件的設(shè)定49-50
• 5.1.6 求解器的設(shè)置50
• 5.2 計(jì)算結(jié)果及分析50-55
• 5.2.1 湍流模型的影響50-51
• 5.2.2 風(fēng)向?qū)ξ萆w表面風(fēng)壓分布的影響51-53
• 5.2.3 屋蓋的流場(chǎng)分布特性53-55
• 5.2.4 最不利風(fēng)向下的分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)55
• 5.3 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論與展望57-59
• 結(jié)論57-58
• 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 孫曉穎;武岳;沈世釗;;鞍形屋蓋平均風(fēng)壓分布特性的數(shù)值模擬研究[J];工程力學(xué);2006年10期

2 殷惠君;張其林;周志勇;;標(biāo)準(zhǔn)低矮建筑TTU三維定常風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J];工程力學(xué);2007年02期

3 顧磊;齊宏拓;劉紅軍;傅學(xué)怡;;奧運(yùn)網(wǎng)球中心賽場(chǎng)風(fēng)荷載和風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2009年03期

4 朱偉亮;楊慶山;;湍流邊界層中低矮建筑繞流大渦模擬[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2010年10期

5 董石麟;邢棟;趙陽(yáng);;現(xiàn)代大跨空間結(jié)構(gòu)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展[J];空間結(jié)構(gòu);2012年01期

6 焦q戲

本文編號(hào)：342154