低層房屋風(fēng)荷載的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法，對(duì)低層房屋的表面風(fēng)荷載進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要討論了網(wǎng)格劃分過程中的幾個(gè)因素對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響。網(wǎng)格是數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)。網(wǎng)格劃分決定了計(jì)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(jì)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(xì)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(xì)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(zhǎng)率。這就相當(dāng)于限制了第一層網(wǎng)

2、格的上限。同時(shí)，正確模擬物體近壁面邊界層內(nèi)的流動(dòng)對(duì)整個(gè)流場(chǎng)的計(jì)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(dòng)。而使用壁面函數(shù)對(duì)第一層網(wǎng)格的高度有嚴(yán)格的限制。這就相當(dāng)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(duì)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(jìn)行數(shù)值計(jì)算。本文首先應(yīng)用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)足尺建筑的場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。找到了

3、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分中對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響較大的三個(gè)參數(shù)。 然后，選取東京工藝大學(xué)的風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槟M對(duì)象，對(duì)比縮尺模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果。計(jì)算分析了不同高度，不同坡角的模型在90度風(fēng)向角下的三維定常繞流風(fēng)場(chǎng)。在模擬每種不同高度，不同坡角條件下的模型時(shí)，變化結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分參數(shù)，試圖找到足夠精細(xì)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