【摘要】：隨著結構抗風研究的不斷深入,如何準確地模擬出符合真實風場特性的大氣邊界層就成為了研究的關鍵性問題。為了研究大氣邊界層脈動風場的數(shù)值模擬方法,本文借助CFD軟件,通過在全尺寸風場模型中布置粗糙元、擾流桿和格柵等構造措施,生成了理想的隨機脈動風。對影響數(shù)值模擬結果的粗糙元高度、擾流桿間距及格柵布置情況等主要參數(shù)進行了分析,確定了其影響規(guī)律,并在此基礎上對中國建筑規(guī)范中的四類地貌風場進行了數(shù)值模擬。此外,下?lián)舯┝髯鳛槌Ｒ婏L災害的一種,但其對建筑結構的影響在中國建筑規(guī)范中尚未予以給出,本文通過CFD軟件成功模擬出靜止型與移動型下?lián)舯┝黠L場,得到以下結論：一、大氣邊界層脈動風場(1)粗糙元會顯著增大近地面附近的湍流強度,且其增大作用與影響范圍隨著粗糙元高度的增大而增大；(2)擾流桿對流場上部湍流強度增大作用明顯,且其增大效果隨著擾流桿的密度增大而增大；(3)通過布置展向格柵可以輔助增大粗糙元與擾流桿影響范圍中間交界部分的湍流擾動；(4)通過布置粗糙元、擾流桿與展向格柵的方法可以實現(xiàn)了對邊界層風場湍流強度的改變,證明了生成大氣邊界層風場脈動入口數(shù)值方法的可行性,得到的時程數(shù)據(jù)為后續(xù)的結構繞流提供了有價值的來流生成方法。二、下?lián)舯┝黠L場(1)壁面射流模型可以很好地反映下?lián)舯┝黠L場基本特性,所得到的數(shù)值模擬結果與經(jīng)驗剖面有著較好的吻合度；(2)在下?lián)舯┝黠L場中,徑向風剖面中的水平風速會在距風暴中心徑向距離為1Djet處達到最大值,豎向風剖面中的水平風速會在離地高度為80m附近處達到最大值,這與大氣邊界層風場特性存在顯著差異；(3)借助于CFD中的滑移網(wǎng)格技術,對移動壁面射流模型進行數(shù)值模擬,可以很好地反映移動型下?lián)舯┝黠L場基本特性。
【圖文】：

２００５年，美國的路易斯安娜州以及密西西比州等地先后先后遭受了邋“卡特里娜”逡逑以及“麗塔”觀風的襲擊，千余人死亡，數(shù)百萬人流離失所，直接經(jīng)濟損失高達千億逡逑美元（圖１－１）。我國同樣也是遭受風災害嚴重的國家之一，２００４年“云娜”臺風登陸逡逑我國浙江，造成約１８０人死亡，２００億人民幣的直接經(jīng)濟損失；２００９年８月，臺風“莫逡逑拉克”登陸臺灣花蓮，總計造成超過１１００億臺幣損失，５００余人喪生（圖１－２）。逡逑圖１－１颶風“卡特里娜＂襲擊美國新奧爾良市邋圖１－２臺風“莫拉克”登陸臺灣花蓮逡逑風災害導致的各種破壞中，對建筑結構所造成的損傷一直非常嚴重，無論是高層逡逑建筑、體育場館還是機場港口、巨型廣告牌，都會經(jīng)常風災害的威脅。２００５年，美國逡逑新奧爾良市收到“卡特里娜”廂風襲擊，Ｈｙａｔｔ邋Ｒｅｇｅｎｃｙ酒店的玻璃幕墻在襲擊中嚴重逡逑破壞。我國的建筑結構也同樣長期受到風災害的影響，２００２年８月，我國蘇州市尚未逡逑建成的一座體育場４０００多平方米的頂棚被強風直接掀去。逡逑伴隨著現(xiàn)代社會的飛速進步以及工程技術的不斷發(fā)展，建筑物高度與跨度記錄不逡逑斷地被刷新。這就要求建筑材料需要滿足輕質(zhì)高強的要求

２００５年，美國的路易斯安娜州以及密西西比州等地先后先后遭受了邋“卡特里娜”逡逑以及“麗塔”觀風的襲擊，千余人死亡，數(shù)百萬人流離失所，，直接經(jīng)濟損失高達千億逡逑美元（圖１－１）。我國同樣也是遭受風災害嚴重的國家之一，２００４年“云娜”臺風登陸逡逑我國浙江，造成約１８０人死亡，２００億人民幣的直接經(jīng)濟損失；２００９年８月，臺風“莫逡逑拉克”登陸臺灣花蓮，總計造成超過１１００億臺幣損失，５００余人喪生（圖１－２）。逡逑圖１－１颶風“卡特里娜＂襲擊美國新奧爾良市邋圖１－２臺風“莫拉克”登陸臺灣花蓮逡逑風災害導致的各種破壞中，對建筑結構所造成的損傷一直非常嚴重，無論是高層逡逑建筑、體育場館還是機場港口、巨型廣告牌，都會經(jīng)常風災害的威脅。２００５年，美國逡逑新奧爾良市收到“卡特里娜”廂風襲擊，Ｈｙａｔｔ邋Ｒｅｇｅｎｃｙ酒店的玻璃幕墻在襲擊中嚴重逡逑破壞。我國的建筑結構也同樣長期受到風災害的影響，２００２年８月，我國蘇州市尚未逡逑建成的一座體育場４０００多平方米的頂棚被強風直接掀去。逡逑伴隨著現(xiàn)代社會的飛速進步以及工程技術的不斷發(fā)展，建筑物高度與跨度記錄不逡逑斷地被刷新。這就要求建筑材料需要滿足輕質(zhì)高強的要求
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P425.65

【參考文獻】

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1 朱偉亮;基于大渦模擬的CFD入口條件及脈動風壓模擬研究[D];北京交通大學;2011年

本文編號：2652454