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奥运会主火炬塔表面风压分布影响因素数值模拟研究

发布时间:2018-05-21 09:31

  本文选题:复杂体型建筑 + 北京奥运会主火炬塔 ; 参考:《西南科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着社会经济的快速发展,复杂体型建筑在世界各地出现日益增多。而这类建筑大多具有质量轻、高度高、阻尼小且柔度大的特点,属于风敏感性建筑,风荷载往往成为其在进行结构设计时的主要控制荷载之一。而现行规范对此类建筑的风荷载取值并无明确规定,亦很难找到类似的研究可供参考。论文以北京奥运会主火炬塔这一特殊建筑形式为研究对象,采用CFD数值模拟方法对其表面风压分布规律进行研究,开展的工作主要涵括以下几个方面:(1)利用CATIA软件建立北京奥运主火炬塔和国家体育场"鸟巢,"的局部模型,并结合风洞试验结果,基于ANSYS-FLUENT17.0平台对计算域的选取、网格划分、湍流模型的选择以及求解算法等进行探讨,验证计算模型的正确性和数值模拟方法的有效性,并得到CFD数值模拟的基本参数;(2)利用CFD数值模拟基本参数的研究成果,分别讨论风速、风向角对北京奥运会主火炬塔表面风压分布规律的影响,得到奥运会主火炬塔表面压力分布等值线图、风速矢量分布、湍动能分布和风场迹线等。结果表明风速与结构表面压力分布无关,并发现0°、180°和225°风向角下平均压力系数较大,应在结构设计时重点考虑;(3)利用CFD数值模拟方法在入口边界面加载均匀来流和大气边界层来流两种来流形式,对比奥运火炬塔周围压力分布、速度矢量分布以及湍动能分布情况,分析结构受力差异,对风洞试验结果适用性进行评价。
[Abstract]:With the rapid development of social economy, complex buildings appear more and more all over the world. Most of these buildings have the characteristics of light weight, high height, small damping and large flexibility, so they belong to wind-sensitive buildings. Wind load often becomes one of the main control loads in structural design. However, the current code does not specify the value of wind load of such buildings, and it is difficult to find similar research for reference. This paper takes the main torch tower of Beijing Olympic Games as the research object and uses CFD numerical simulation method to study the distribution of wind pressure on its surface. The work carried out mainly includes the following aspects: 1) using CATIA software to establish the local model of the main torch tower of Beijing Olympic Games and the National Stadium "Bird's Nest," and combining the results of wind tunnel test, based on the selection of computing domain and grid division based on ANSYS-FLUENT17.0 platform. The selection of turbulence model and the solution algorithm are discussed to verify the correctness of the calculation model and the validity of the numerical simulation method. The basic parameters of CFD numerical simulation are obtained. The influences of wind speed and wind direction angle on the distribution of wind pressure on the surface of the main torch tower of Beijing Olympic Games are discussed, and the contour map of the surface pressure distribution of the main torch tower, the distribution of wind speed vector, the distribution of turbulent kinetic energy and the track line of wind field are obtained. The results show that the wind speed is independent of the surface pressure distribution of the structure, and it is found that the average pressure coefficient is larger at the wind direction angles of 0 掳or 180 掳and 225 掳. In the structural design, the emphasis should be placed on the CFD numerical simulation method, which is used to load uniform and atmospheric boundary layer flows on the inlet boundary surface to compare the pressure distribution around the Olympic Torch Tower, and to compare the pressure distribution around the Olympic Torch Tower. The distribution of velocity vector and turbulent kinetic energy is analyzed, and the applicability of wind tunnel test results is evaluated.
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU312.1

【参考文献】

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本文编号:1918648

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