低層房屋風荷載的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文應用計算流體力學(CFD)方法，對低層房屋的表面風荷載進行了數(shù)值模擬。主要討論了網(wǎng)格劃分過程中的幾個因素對數(shù)值計算結(jié)果的影響。網(wǎng)格是數(shù)值計算的基礎。網(wǎng)格劃分決定了計算區(qū)域的劃分方式與控制方程的離散化方式。網(wǎng)格尺度決定了計算的穩(wěn)定性與精確度。在低層房屋的數(shù)值模擬中，網(wǎng)格要細化到什么程度，才能使結(jié)果獲得比較高的精度是本文關(guān)心的問題。在網(wǎng)格劃分過程中，細化網(wǎng)格通常采用兩種方法，縮小第一層網(wǎng)格的尺度或減小軸向伸長率。這就相當于限制了第一層網(wǎng)

2、格的上限。同時，正確模擬物體近壁面邊界層內(nèi)的流動對整個流場的計算都是至關(guān)重要的。工程上通常采用壁面函數(shù)來模擬近壁面的流動。而使用壁面函數(shù)對第一層網(wǎng)格的高度有嚴格的限制。這就相當于限制了近壁面網(wǎng)格的尺度下限。 本文在研究中試圖盡量減小人為因素在數(shù)值模擬過程中的影響。由于低層房屋的外形相對比較規(guī)則，所以在本文的研究中使用精度更高，人為影響更小的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格來進行數(shù)值計算。本文首先應用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對足尺建筑的場地實驗進行了數(shù)值模擬。找到了

3、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分中對計算結(jié)果的影響較大的三個參數(shù)。 然后，選取東京工藝大學的風洞試驗數(shù)據(jù)庫中的多個試驗模型為模擬對象，對比縮尺模型風洞試驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果。計算分析了不同高度，不同坡角的模型在90度風向角下的三維定常繞流風場。在模擬每種不同高度，不同坡角條件下的模型時，變化結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分參數(shù)，試圖找到足夠精細的網(wǎng)格。并根據(jù)肇面函數(shù)的要求，確定每種模型最佳的網(wǎng)格劃分參數(shù)。 為了找到網(wǎng)格劃分中共性的規(guī)律。本文以沿平板的不可