建筑物平均風(fēng)壓的數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)荷載對于建筑物來說是一項非常重要的荷載，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可缺少的。因此如何去確定建筑物表面風(fēng)壓的情況，以便進(jìn)一步研究風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用就顯得非常重要。 風(fēng)對建筑物的作用屬于復(fù)雜鈍體繞流問題，建筑物周圍的風(fēng)流場是十分復(fù)雜的，湍流場充滿了分離、回流、旋渦等一系列復(fù)雜的運動形式，理論方法還難以解決這一復(fù)雜的流動問題。目前研究建筑物風(fēng)荷載的分布情況主要有現(xiàn)場實測，風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬計算三種。現(xiàn)場實測是最直接的方法，但是顯然這種方法費時、

2、費錢、費人力，而且無法在建筑物建設(shè)之前進(jìn)行，無法對擬建建筑物進(jìn)行風(fēng)環(huán)境預(yù)測，這種方法有一定的局限性；風(fēng)洞試驗作為目前研究風(fēng)荷載的最主要和重要的方法也存有很多不足，包括費用昂貴、適應(yīng)性不強等等。相比之下利用計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamic，CFD）的原理在計算機(jī)上模擬建筑物周圍風(fēng)場的方法卻有著諸多的優(yōu)勢。 本文采用計算機(jī)數(shù)值計算的方法，并詳細(xì)闡述了鈍體繞流的基本特性及其基礎(chǔ)理論，推導(dǎo)了CFD數(shù)值

3、模擬理論的基本方程，以及湍流的模擬等。總結(jié)出應(yīng)用計算流體動力學(xué)（CFD）對鈍體建筑物繞流風(fēng)場進(jìn)行模擬時其計算流域、網(wǎng)格劃分、邊界條件、湍流模型以及計算參數(shù)等的確定原則及方法。 本文選取了一個典型的立方體狀建筑物模型，用開源軟件OPENFOAM對其建立了縮小尺度的剛性模型，并選擇了不同的截面堵塞率，不同的計算域長度和不同的網(wǎng)格劃分形式，并準(zhǔn)確的模擬大氣中來流的風(fēng)剖面，計算用的湍流模型選取了標(biāo)準(zhǔn)的k-ε模型，重正化群k-ε模型和re