蓄滞洪区洪水作用下房屋表面压力及区域流场的数值模拟与分析

发布时间：2017-05-26 20:01

  本文关键词：蓄滞洪区洪水作用下房屋表面压力及区域流场的数值模拟与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文研究内容来源于中国建筑科学研究院关于国家标准《蓄滞洪区建筑工程技术规范》修订工作的一部分。我国是一个洪水灾害十分严重的国家。近年来,洪水造成的损失不断上升,蓄滞洪区作为一种防洪减灾的手段,越来越受到国家的重视。而且,随着生活水平的提高,当地居民对于房屋的安全性有了更高的要求。因此,本文根据计算流体力学的原理和方法,利用流体计算软件对蓄滞洪区洪水作用下房屋表面压力及区域流场进行数值模拟与分析。本文主要研究内容如下：(1)建立不同开洞形式的房屋模型。利用流体力学软件FLUENT,对洪水作用下房屋表面压力及区域流场进行数值模拟。分析不同开洞率、不同开洞位置和不同墙面开洞时房屋表面的压力分布及区域流场的变化。(2)建立单层双开间房屋模型。对不同洪水作用下房屋表面压力进行数值模拟。分析不同流速和不同水深时房屋迎流面、房屋侧面、房屋背流面的压力分布。(3)利用(2)中房屋表面压力,应用有限元软件Ansys-Workbench对钢筋混凝土房屋进行单向流固耦合数值模拟。分析钢筋混凝土房屋结构在洪水作用下的变形和应力分布,确定房屋结构在洪水作用下的薄弱位置。本文的研究工作为《蓄滞洪区建筑工程技术规范》的修订工作提供参考,为蓄滞洪区房屋的抗洪设计和加固提供依据。
【关键词】：蓄滞洪区 洪水作用 表面压力 区域流场 数值模拟 单向流固耦合
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV873;TU312
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 研究现状12-16
• 1.3.1 蓄滞洪区关于建筑结构的研究12
• 1.3.2 蓄滞洪区洪水对建筑物的作用12-14
• 1.3.3 洪水演进模型的研究14-15
• 1.3.4 洪水荷载模拟研究15-16
• 1.4 本文研究内容16-19
• 2 流场数值模拟方法19-27
• 2.1 洪水水流特性19
• 2.2 钝体绕流特性19-20
• 2.3 计算流体动力学基础20-24
• 2.3.1 计算流体动力学控制方程21-22
• 2.3.2 湍流数值模拟方法及湍流模型22-24
• 2.4 离散化基本方法24-25
• 2.5 近壁区壁面处理25
• 2.6 多相流模型25-26
• 2.7 流固耦合理论26-27
• 3 房屋开洞对房屋表面压力及区域流场影响的分析27-63
• 3.1 数值分析模型的建立27-31
• 3.1.1 房屋模型及工况确定27-28
• 3.1.2 计算域尺寸设置28-29
• 3.1.3 网格划分29-30
• 3.1.4 边界条件设置30-31
• 3.2 开洞率对房屋表面压力及区域流场影响的分析31-47
• 3.2.1 不同水平面洪水流速变化32-39
• 3.2.2 不同纵截面洪水流速变化39-42
• 3.2.3 房屋表面压力分布42-47
• 3.3 开洞位置对房屋表面压力及区域流场的影响47-54
• 3.3.1 不同水平面洪水流速的变化47-49
• 3.3.2 房屋表面压力分布49-54
• 3.4 不同墙面开洞对房屋表面压力及区域流场影响54-61
• 3.4.1 不同水平面洪水流速变化54-56
• 3.4.2 不同纵截面洪水流速变化56-58
• 3.4.3 房屋表面压力分布58-61
• 3.5 小结61-63
• 4 不同流速和水深时房屋表面的压力分布63-89
• 4.1 数值分析模型的建立63-65
• 4.1.1 房屋模型63
• 4.1.2 计算域尺寸63-64
• 4.1.3 网格划分64-65
• 4.1.4 边界条件设置65
• 4.1.5 工况设置65
• 4.2 不同流速时房屋表面的压力分布65-79
• 4.2.1 迎流面压力分布65-70
• 4.2.2 侧面压力分布70-76
• 4.2.3 背流面压力分布76-79
• 4.3 不同水深时房屋表面的压力分布79-86
• 4.3.1 流面压力分布80-82
• 4.3.2 侧面压力分布82-84
• 4.3.3 背流面压力分布84-86
• 4.4 小结86-89
• 5 蓄滞洪区钢筋混凝土房屋结构流固耦合分析89-101
• 5.1 模型介绍89
• 5.2 荷载的传递89-90
• 5.3 不同流速时结构反应分析90-95
• 5.3.1 变形分析90-92
• 5.3.2 应力分布92-95
• 5.4 不同水深时结构反应分析95-99
• 5.4.1 变形分析95-97
• 5.4.2 应力分布97-99
• 5.5 小结99-101
• 6 结论与展望101-105
• 6.1 结论101-103
• 6.2 展望103-105
• 参考文献105-107
• 作者简历107-111
• 学位论文数据集111

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