低矮建筑标模风荷载的主动湍流模拟试验研究
发布时间：2020-12-14 00:50
采用主动与被动湍流相结合的方法,在阵风风洞中模拟了不同湍流强度和湍流积分尺度的流场,开展了1∶50低矮建筑标准模型测压试验研究。针对气流分离再附流动作用下的屋面中轴线区域和锥形涡作用下的屋面角部边缘区域,着重分析了不同来流湍流强度和顺风向湍流积分尺度影响下的风压变化规律。研究结果表明:湍流强度对气流分离作用下的迎风屋面屋檐区域以及锥形涡作用下的屋面角部边缘区域的平均风压系数、脉动风压系数和峰值负压系数均有显著影响;而湍流积分尺度对这些区域的平均风压系数影响甚微,脉动风压系数和峰值负压系数(绝对值)随湍流积分尺度的增大而有所增大。
【文章来源】：实验流体力学. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
主动阵风风洞结构简图
试验模拟的流场工况分为两大类：常规边界层风场和阵风边界层风场。常规边界层风场采用尖塔和粗糙元等被动湍流模拟装置进行模拟生成。相关模拟的常规边界层风场为CBL-1和CBL-2工况。阵风边界层风场（CBL-1and Active Gust）是在常规边界层风场CBL-1的基础上，通过旁路主动控制装置向流场中注入低频湍流，以达到在不显著改变流场湍流强度的前提下增大湍流积分尺度的目的。本文平均风速剖面以对应现场实测10 m标准高度的平均风速uref作为参考，对各高度的平均风速进行归一化。图2给出了常规边界层风场（2种工况）、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的平均风速剖面的对比结果。可以看出，3种工况下的风速剖面均与实测风速剖面非常吻合，表明增加低频湍流分量对来流平均风速剖面影响甚微。图3给出了常规边界层风场、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的顺风向、横风向和竖风向湍流剖面的对比结果。阵风边界层风场的顺风向湍流强度Iu略大于相应的常规边界层风场的顺风向湍流强度；而阵风边界层风场的横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw则与常规边界层风场的结果非常接近。CBL-1和CBL-1and Active Gust工况下的顺风向和横风向湍流强度略小于现场实测值，竖风向湍流强度大于实测值。
图3给出了常规边界层风场、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的顺风向、横风向和竖风向湍流剖面的对比结果。阵风边界层风场的顺风向湍流强度Iu略大于相应的常规边界层风场的顺风向湍流强度；而阵风边界层风场的横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw则与常规边界层风场的结果非常接近。CBL-1和CBL-1and Active Gust工况下的顺风向和横风向湍流强度略小于现场实测值，竖风向湍流强度大于实测值。表1列出了10m参考高度和3.950m平均屋面高度处（即平坡屋顶高度3.988m与屋檐高度3.912m的平均值）各工况的湍流强度、湍流积分尺度模拟统计值。CBL-1工况下，平均屋面高度顺风向湍流强度Iu、横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw的均值分别为17.3%、14.7%和9.5%,Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.85、0.55;CBL-2工况下，3个方向的湍流强度均值分别为14.8%、10.7%和8.3%,Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.72、0.56；而实测平均屋面高度的Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.74、0.25。CBL-1和CBL-2工况下的湍流强度比值Iv/Iu差别显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响规律的风洞试验研究[J]. 裴城,马存明,王明志,杨申云,刘晓宇. 土木工程学报. 2020(01)
[2]基于回流多风扇主动控制引导风洞的风场模拟试验[J]. 陈彬,姚裕,易弢,李先影,王健. 南京航空航天大学学报. 2019(03)
[3]大比例TTU模型表面风压分布试验研究[J]. 黄汉杰,王卫华,蒋科林. 建筑结构学报. 2016(12)
[4]主动来流条件类平板断面气动力荷载效应分析[J]. 潘韬,赵林,曹曙阳,葛耀君,S.Ozono. 实验流体力学. 2010(06)
[5]振动尖塔对风洞模拟大气湍流边界层的作用[J]. 陈凯,毕卫涛,魏庆鼎. 空气动力学学报. 2003(02)
本文编号：2915491
【文章来源】：实验流体力学. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
主动阵风风洞结构简图
试验模拟的流场工况分为两大类：常规边界层风场和阵风边界层风场。常规边界层风场采用尖塔和粗糙元等被动湍流模拟装置进行模拟生成。相关模拟的常规边界层风场为CBL-1和CBL-2工况。阵风边界层风场（CBL-1and Active Gust）是在常规边界层风场CBL-1的基础上，通过旁路主动控制装置向流场中注入低频湍流，以达到在不显著改变流场湍流强度的前提下增大湍流积分尺度的目的。本文平均风速剖面以对应现场实测10 m标准高度的平均风速uref作为参考，对各高度的平均风速进行归一化。图2给出了常规边界层风场（2种工况）、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的平均风速剖面的对比结果。可以看出，3种工况下的风速剖面均与实测风速剖面非常吻合，表明增加低频湍流分量对来流平均风速剖面影响甚微。图3给出了常规边界层风场、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的顺风向、横风向和竖风向湍流剖面的对比结果。阵风边界层风场的顺风向湍流强度Iu略大于相应的常规边界层风场的顺风向湍流强度；而阵风边界层风场的横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw则与常规边界层风场的结果非常接近。CBL-1和CBL-1and Active Gust工况下的顺风向和横风向湍流强度略小于现场实测值，竖风向湍流强度大于实测值。
图3给出了常规边界层风场、阵风边界层风场和TTU现场实测风场的顺风向、横风向和竖风向湍流剖面的对比结果。阵风边界层风场的顺风向湍流强度Iu略大于相应的常规边界层风场的顺风向湍流强度；而阵风边界层风场的横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw则与常规边界层风场的结果非常接近。CBL-1和CBL-1and Active Gust工况下的顺风向和横风向湍流强度略小于现场实测值，竖风向湍流强度大于实测值。表1列出了10m参考高度和3.950m平均屋面高度处（即平坡屋顶高度3.988m与屋檐高度3.912m的平均值）各工况的湍流强度、湍流积分尺度模拟统计值。CBL-1工况下，平均屋面高度顺风向湍流强度Iu、横风向湍流强度Iv和竖风向湍流强度Iw的均值分别为17.3%、14.7%和9.5%,Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.85、0.55;CBL-2工况下，3个方向的湍流强度均值分别为14.8%、10.7%和8.3%,Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.72、0.56；而实测平均屋面高度的Iv/Iu、Iw/Iu分别为0.74、0.25。CBL-1和CBL-2工况下的湍流强度比值Iv/Iu差别显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响规律的风洞试验研究[J]. 裴城,马存明,王明志,杨申云,刘晓宇. 土木工程学报. 2020(01)
[2]基于回流多风扇主动控制引导风洞的风场模拟试验[J]. 陈彬,姚裕,易弢,李先影,王健. 南京航空航天大学学报. 2019(03)
[3]大比例TTU模型表面风压分布试验研究[J]. 黄汉杰,王卫华,蒋科林. 建筑结构学报. 2016(12)
[4]主动来流条件类平板断面气动力荷载效应分析[J]. 潘韬,赵林,曹曙阳,葛耀君,S.Ozono. 实验流体力学. 2010(06)
[5]振动尖塔对风洞模拟大气湍流边界层的作用[J]. 陈凯,毕卫涛,魏庆鼎. 空气动力学学报. 2003(02)
本文编号：2915491
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/2915491.html
