移动龙卷风对低矮建筑物风荷载特性研究

发布时间：2024-04-11 03:56

　　龙卷风是一种具有范围尺度小、经历时间短、具有移动性、活动区域广的自然灾害现象。学者们主要利用现场实测、理论分析、风洞试验与数值模拟方法对龙卷风进行有效的研究。本文采用CFD数值模拟方法研究了移动龙卷风风场生成方法及其对建筑物风荷载的影响。具体研究内容如下:以Spencer龙卷风实测值作为入口边界条件,研究网格类型和数量、湍流模型、地表粗糙和粗糙高度等因素对龙卷风的影响规律,从而建立了高精度的龙卷风风场数值模型,为下一步研究风场演变机制和建筑物的龙卷风荷载奠定基础。在上文建立的数值模型基础上,改变龙卷风风场的入口风速与入射角剖面,研究其最大切向速度和核心半径的变化规律,进而获得在不同尺度和不同强度下的龙卷风风场演变机制。在EF3级静止龙卷风风场中,研究位于不同径向位置的建筑物、不同开孔形式和开孔率的建筑物、不同屋面坡度的建筑物在不同转角下的表面风压系数分布和风场的涡核心区图、速度矢量、迹线图,分析龙卷风对建筑物的荷载特性与破坏机制。通过地面移动等效模拟龙卷风风场移动并获得移动风场特性,在此基础上采用动网格技术,实现等效移动龙卷风对建筑物的风荷载模拟,并将不同移动速度的龙卷风与静止龙卷风引...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2数值模拟的模型示意图

[44]，风场模型设置参数见表2-1，模型示意如图2-2所示。表2-1龙卷风场模型参数表参数名称尺寸(m)H1入流高度320R1入流半径900H2对流高度800R2出流半径300a)卷风风场CFD数值模型b)网格划分图2-2数值模拟的模型示意图

图2-18流域轴向剖面(y=0)切向风速云图

420240.24252.84254522.4.7风场区域速度剖面图由图2-18的风场区域轴向剖面（y=0）切向速度云图发现风场在低空区域呈对称状分布。图2-19为切向速度迹线图，可知在风场低空区域中心处风场存在旋涡。图2-20为龙卷风风场涡结构图，可以明显看出漏斗状的....

图2-19流域轴向剖面(y=0)切向风速迹线图

2.4.7风场区域速度剖面图由图2-18的风场区域轴向剖面（y=0）切向速度云图发现风场在低空区域呈对称状分布。图2-19为切向速度迹线图，可知在风场低空区域中心处风场存在旋涡。图2-20为龙卷风风场涡结构图，可以明显看出漏斗状的单涡结构。图2-21给出了z=20m高度处风速迹....

图图2-21z=20m高度处风速迹线

可知在风场低空区域中心处风场存在旋涡。图2-20为龙卷风风场涡结构图，可以明显看出漏斗状的单涡结构。图2-21给出了z=20m高度处风速迹线图，可以看出风场由圆形周围向中心成逆时针汇聚。图2-22为离地不同高度处龙卷风切向风速剖面的饼状图，可以看出最大切向风速随着离地高度的增加而....

本文编号：3950840