龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)及其對(duì)建筑物風(fēng)荷載影響的數(shù)值模擬.pdf

1、全球因風(fēng)所造成的災(zāi)害和損失日益嚴(yán)重。據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料表明，在所有自然災(zāi)害中，因風(fēng)所造成的災(zāi)害和損失居各種災(zāi)害之首。對(duì)于跨度大，柔性大，自重輕的建筑，風(fēng)荷載往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常的重要因素。許多研究者對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴流等極端風(fēng)進(jìn)行了大量的分析，而對(duì)于龍卷風(fēng)這方面的研究還甚為缺乏。像核電站之類的建筑，一旦破壞將對(duì)社會(huì)帶來(lái)極大的損失和次生災(zāi)害，但我國(guó)現(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)規(guī)范在龍卷風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響方面沒有給出具體的要求和方法，缺乏指導(dǎo)性和可操作性。因此，研究龍卷

2、風(fēng)對(duì)建筑物的影響顯得至關(guān)重要。
　　本文基于渦旋的理論知識(shí)對(duì)龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行分析，然后采用數(shù)值模擬的方法，通過(guò)CFD計(jì)算軟件FLUENT6.3模擬了龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)，并對(duì)影響龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的各種參數(shù)進(jìn)行了分析，最后將建筑物加載到龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)中來(lái)研究建筑物表面風(fēng)壓的分布特征。
　　本文主要從龍卷風(fēng)切向速度和靜壓的分布方面研究其風(fēng)場(chǎng)特征。同一高處沿徑向分布的切向速度對(duì)應(yīng)一個(gè)最大值，該處的半徑稱為核心半徑。核心半徑處的切向速度達(dá)到最大值，而遠(yuǎn)離

3、核心半徑切向速度會(huì)逐漸減小。此外，龍卷風(fēng)的風(fēng)壓和速度沿高度的變化很小。為了說(shuō)明模擬的龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的合理性，本文將數(shù)值模擬沿徑向切向風(fēng)速的分布曲線與理論公式得到的曲線做了對(duì)比。
　　為了更深入地研究CFD數(shù)值模擬的龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)，文中通過(guò)對(duì)影響龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的各種因素做了分析。通過(guò)改變龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的幾何尺寸、入口方向和入口初始風(fēng)速大小對(duì)影響龍卷風(fēng)同一高度處的最大切向風(fēng)速和核心半徑進(jìn)行了對(duì)比分析，以求得更為合適的龍卷風(fēng)發(fā)生裝置的數(shù)值模擬模型。