基于旋转阻尼耗能装置的低矮房屋抗风研究
发布时间：2021-10-10 09:58
台风灾害是自然灾害的一种,其造成的经济损失及人员伤亡情况非常严重。沿海地区的城镇常常遭受台风袭击,造成当地建筑物的大量损坏。查阅以往灾害统计数据,低矮房屋受灾毁坏损失达到总损失的半数以上。对于低矮房屋抗风来说,社会对其重视程度未及高层建筑,故引发了较大的经济损失。故对于研究低矮房屋的破坏特点,并提供合理的抗风防护措施及建议,是极具实际意义的研究工作。本文继承旋转阻尼装置的研究工作,探究阻尼耗能装置在低矮双坡结构房屋上的合理布置方案。运用风洞试验和数值模拟相结合,对6种工况下的低矮房屋风压分布特性进行研究。数值模拟中对设计的多种耗能装置安装方案逐一模拟计算分析,后续在风洞实验室内配套相应的风洞试验。数据分析结果表明本文所采取的数值模拟数据结果精度可靠,可给出准确的低矮房屋屋面风压分布规律。同时对耗能装置进行了参数优化,提高其工作效率。具体研究工作如下:（1）基于课题组提出的低矮房屋阻尼抗风装置概念模型,本文给出了更丰富的装置布置方案,并模拟了装置叶轮旋转时的工作状态,介绍了装置主、被动旋转的模拟方法;（2）采用Realizable k-ε模型（2方程）对装置叶轮进行优化分析;针对抗风耗能...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 低矮建筑风致破坏综述
1.1.1 风灾
1.1.2 低矮建筑在风荷载作用下的破坏机理
1.2 低矮建筑抗风研究方法及研究现状
1.2.1 现场实测
1.2.2 风洞试验
1.2.3 数值模拟
1.3 阻尼气动耗能装置提出
1.3.1 阻尼气动耗能装置设计简介
1.3.2 阻尼气动耗能装置的工作机理
1.4 本文的主要工作
2 抗风耗能装置的几何参数优化
2.1 引言
2.2 FLUENT中的湍流模型介绍
2.2.1 湍流理论
2.2.2 CFD数值模拟软件中的湍流模型
2.3 优化内容和技术路线
2.3.1 优化内容
2.3.2 技术路线
2.4 耗能装置流场模型建立
2.4.1 叶轮的几何建模
2.4.2 流场网格的划分
2.4.3 流场边界条件的设定
2.5 耗能装置几何参数优化
2.5.1 叶尖速比
2.5.2 叶轮根部安装角
2.5.3 叶尖对叶跟扭角
2.5.4 偏风下的耗能能力
2.6 被动动网格旋转仿真方法——6DOF模型
2.7 不同地区装置阻尼液体黏度的选取
2.8 本章小结
3 安装耗能抗风装置低矮房屋的风洞试验研究
3.1 风洞试验基础
3.1.1 相似理论
3.1.2 大气边界层
3.1.3 试验中模型缩尺比的确定
3.1.4 堵塞效应
3.1.5 试验风速的确定
3.2 试验概况、实验工况及具体参数设置
3.2.1 实验室概况
3.2.2 模型参数设计及测点布置
3.2.3 试验工况设计
3.3 试验数据处理
3.3.1 各测点的平均风压系数
3.3.2 屋面平均风压等值线云图
3.3.3 各工况的负压极值
3.3.4 迎、背风屋面的面积平均风压系数
3.4 本章小结
4 不同抗风措施下低矮双坡屋面房屋的数值模拟
4.1 计算域及网格设置
4.2 动网格模型选择
4.3 边界条件及参数设置
4.4 有限元结果分析
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]扰流板减小低矮房屋屋面风压试验研究[J]. 甘石,李钢,李宏男. 土木工程学报. 2018(06)
[2]阻尼耗能抗风装置对低矮双坡屋面风压影响研究[J]. 霍林生,王银坤,何锴,李钢,李宏男. 建筑结构学报. 2018(04)
[3]考虑地貌影响平屋面低矮建筑屋面局部风压特性试验研究[J]. 戴益民,彭望,蒋荣正,高阳,许灵波. 建筑结构学报. 2017(02)
[4]风沙对低矮建筑整体受力影响的风洞试验研究[J]. 李正农,王尚雨,宫博,丛顺,范涛. 土木工程学报. 2017(01)
[5]基于FLUENT的吸叶机风盘数值模拟分析[J]. 冯辰,周骥平,鞠苏成. 机械设计与制造工程. 2016(08)
[6]建筑模型风洞试验阻塞效应研究进展[J]. 顾明,黄剑. 同济大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]墙面开洞所致低矮房屋屋面局部风压特性研究[J]. 闫旭光,戴益民,刘也. 自然灾害学报. 2015(03)
[8]带不同洞口低矮房屋屋面风压的数值模拟[J]. 戴益民,王相军,吕卫华,邹思敏,刘也. 自然灾害学报. 2014(05)
[9]屋盖角部开孔的低矮房屋屋面风荷载特性研究[J]. 李秋胜,王云杰,李建成,时峰. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(06)
[10]基于实测的低矮房屋屋面风压极值计算方法[J]. 黄鹏,蔡玢,全涌,顾明. 西南交通大学学报. 2014(02)
硕士论文
[1]变频制冷涡旋压缩机背压回流阀的动力特性研究[D]. 蒋睿.兰州理工大学 2018
[2]基于新型旋转阻尼器的沿海村镇房屋抗风研究[D]. 王银坤.大连理工大学 2017
[3]环境友好型复合吸叶机开发设计[D]. 冯辰.扬州大学 2016
[4]轻型折叠落地四坡屋面建筑表面风压特征研究[D]. 尹毅.长安大学 2015
[5]四坡低矮房屋屋面风载特性数值模拟研究[D]. 邹思敏.湖南科技大学 2015
[6]东南沿海低矮房屋表面风荷载数值模拟与抗风设计研究[D]. 李牧羽.大连理工大学 2015
[7]异形低矮房屋风载特性数值模拟研究[D]. 姚望.西南科技大学 2016
[8]多折面体型空间结构风荷载数值模拟研究[D]. 王宪统.兰州理工大学 2014
[9]壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性影响的研究[D]. 张铠.浙江工业大学 2014
[10]基于CFD的Savonius风机叶片优化研究[D]. 郑迪.浙江大学 2014
本文编号：3428154
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 低矮建筑风致破坏综述
1.1.1 风灾
1.1.2 低矮建筑在风荷载作用下的破坏机理
1.2 低矮建筑抗风研究方法及研究现状
1.2.1 现场实测
1.2.2 风洞试验
1.2.3 数值模拟
1.3 阻尼气动耗能装置提出
1.3.1 阻尼气动耗能装置设计简介
1.3.2 阻尼气动耗能装置的工作机理
1.4 本文的主要工作
2 抗风耗能装置的几何参数优化
2.1 引言
2.2 FLUENT中的湍流模型介绍
2.2.1 湍流理论
2.2.2 CFD数值模拟软件中的湍流模型
2.3 优化内容和技术路线
2.3.1 优化内容
2.3.2 技术路线
2.4 耗能装置流场模型建立
2.4.1 叶轮的几何建模
2.4.2 流场网格的划分
2.4.3 流场边界条件的设定
2.5 耗能装置几何参数优化
2.5.1 叶尖速比
2.5.2 叶轮根部安装角
2.5.3 叶尖对叶跟扭角
2.5.4 偏风下的耗能能力
2.6 被动动网格旋转仿真方法——6DOF模型
2.7 不同地区装置阻尼液体黏度的选取
2.8 本章小结
3 安装耗能抗风装置低矮房屋的风洞试验研究
3.1 风洞试验基础
3.1.1 相似理论
3.1.2 大气边界层
3.1.3 试验中模型缩尺比的确定
3.1.4 堵塞效应
3.1.5 试验风速的确定
3.2 试验概况、实验工况及具体参数设置
3.2.1 实验室概况
3.2.2 模型参数设计及测点布置
3.2.3 试验工况设计
3.3 试验数据处理
3.3.1 各测点的平均风压系数
3.3.2 屋面平均风压等值线云图
3.3.3 各工况的负压极值
3.3.4 迎、背风屋面的面积平均风压系数
3.4 本章小结
4 不同抗风措施下低矮双坡屋面房屋的数值模拟
4.1 计算域及网格设置
4.2 动网格模型选择
4.3 边界条件及参数设置
4.4 有限元结果分析
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]扰流板减小低矮房屋屋面风压试验研究[J]. 甘石,李钢,李宏男. 土木工程学报. 2018(06)
[2]阻尼耗能抗风装置对低矮双坡屋面风压影响研究[J]. 霍林生,王银坤,何锴,李钢,李宏男. 建筑结构学报. 2018(04)
[3]考虑地貌影响平屋面低矮建筑屋面局部风压特性试验研究[J]. 戴益民,彭望,蒋荣正,高阳,许灵波. 建筑结构学报. 2017(02)
[4]风沙对低矮建筑整体受力影响的风洞试验研究[J]. 李正农,王尚雨,宫博,丛顺,范涛. 土木工程学报. 2017(01)
[5]基于FLUENT的吸叶机风盘数值模拟分析[J]. 冯辰,周骥平,鞠苏成. 机械设计与制造工程. 2016(08)
[6]建筑模型风洞试验阻塞效应研究进展[J]. 顾明,黄剑. 同济大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]墙面开洞所致低矮房屋屋面局部风压特性研究[J]. 闫旭光,戴益民,刘也. 自然灾害学报. 2015(03)
[8]带不同洞口低矮房屋屋面风压的数值模拟[J]. 戴益民,王相军,吕卫华,邹思敏,刘也. 自然灾害学报. 2014(05)
[9]屋盖角部开孔的低矮房屋屋面风荷载特性研究[J]. 李秋胜,王云杰,李建成,时峰. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(06)
[10]基于实测的低矮房屋屋面风压极值计算方法[J]. 黄鹏,蔡玢,全涌,顾明. 西南交通大学学报. 2014(02)
硕士论文
[1]变频制冷涡旋压缩机背压回流阀的动力特性研究[D]. 蒋睿.兰州理工大学 2018
[2]基于新型旋转阻尼器的沿海村镇房屋抗风研究[D]. 王银坤.大连理工大学 2017
[3]环境友好型复合吸叶机开发设计[D]. 冯辰.扬州大学 2016
[4]轻型折叠落地四坡屋面建筑表面风压特征研究[D]. 尹毅.长安大学 2015
[5]四坡低矮房屋屋面风载特性数值模拟研究[D]. 邹思敏.湖南科技大学 2015
[6]东南沿海低矮房屋表面风荷载数值模拟与抗风设计研究[D]. 李牧羽.大连理工大学 2015
[7]异形低矮房屋风载特性数值模拟研究[D]. 姚望.西南科技大学 2016
[8]多折面体型空间结构风荷载数值模拟研究[D]. 王宪统.兰州理工大学 2014
[9]壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性影响的研究[D]. 张铠.浙江工业大学 2014
[10]基于CFD的Savonius风机叶片优化研究[D]. 郑迪.浙江大学 2014
本文编号：3428154
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3428154.html
