基于大涡模拟的平屋盖锥形涡数值分析研究

发布时间：2018-08-30 19:20

【摘要】：采用大涡模拟(LES)对平屋盖建筑受45°风向角作用下的表面风荷载问题进行了非稳态数值模拟分析.通过与风洞试验结果的对比得出,大涡模拟能较好地捕捉到建筑物顶面出现的锥形涡及其特性.在此基础上,研究了锥形涡作用下建筑物顶面平均风压与脉动风压的分布,以及加设分隔挡板和不同高度的女儿墙对屋面风压分布和旋涡强度的影响.研究结果表明,基于Q准则的旋涡判别法可以较好地识别斜风向下屋面形成的锥形旋涡;在背风区锥形涡与侧面脱体涡相互作用并脱落,其影响将反馈至屋面旋涡上导致屋盖两个锥形涡强度以屋面对角线为轴交替波动,此消彼长;屋面女儿墙的存在使得两个锥形涡之间的间隙变窄,旋涡足迹变阔,且屋面峰值吸力随女儿墙高度的增加而迅速减小.
[Abstract]:Large eddy simulation (LES) is used to simulate the surface wind load of a flat roof building under the action of 45 掳wind direction angle. By comparing with the results of wind tunnel test, it is concluded that the large eddy simulation can capture the conical vortex and its characteristics at the top of the building. On this basis, the distribution of average wind pressure and pulsating wind pressure at the top of the building under the action of conical vortex, and the influence of the addition of separate baffles and parapet walls at different heights on the wind pressure distribution and vortex strength of the roof are studied. The results show that the vortex discrimination method based on Q criterion can better identify the cone vortex formed by the inclined wind down the roof, and interact with the side vortex in the leeward region and fall off. The influence will be fed back to the roof vortex, which will cause the intensity of the two conical vortices to fluctuate alternately with the diagonal axis of the roof, and the existence of the roof parapet will narrow the gap between the two conical vortices and widen the vortex footprint. The peak suction of roof decreases rapidly with the increase of parapet height.
【作者单位】： 湖南大学土木工程学院;香港城市大学;
【基金】：国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90815030);国家自然科学基金资助项目(51178179)~~
【分类号】：TU312.1

【参考文献】

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5 李秋胜;胡尚瑜;戴益民;李正农;;低矮房屋屋面实测峰值风压分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2010年06期

【共引文献】

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本文编号：2214047