千米级摩天大楼连接平台行人风环境评估及改善措施研究

发布时间：2020-09-25 16:39

　　建筑风环境是研究建筑物与城市风场相互作用的一门涉及空气动力学与大气科学的交叉学科。城市中的高大建筑物和建筑群会显著地改变城市地区风场结构,使得建筑周围某些区域出现强风。倘若强风出现在建筑物入口、通道、平台等行人频繁活动的区域,则可能让行人产生不舒适感、甚至发生危险,即出现行人风环境问题。某千米级摩天大楼连接平台在行人通行时可能存在不舒适乃至安全问题,须进行风环境研究与评估。本文通过对该大楼三平台节段模型的风环境试验,以及摩天大楼整体模型与三平台节段模型行人风环境的CFD数值模拟,获得了实际大楼最不利风环境平台行人高度处的风速,最终实现对最不利风环境平台的行人风环境评估及改善措施研究。具体研究内容如下:(1)设计制作了简易型风速探头,并完成了风速探头的标定试验,确定了风速探头的压力差与行人高度风速的对应关系。(2)设计了该千米级摩天大楼的风环境试验模型及试验方案,并采用自制风速探头测量行人高度风速。由于风洞阻塞率的限制及平台上风速测点的布置要求,风环境试验只能选用缩尺比为1/300的三平台节段模型。(3)完成了三平台节段模型的风环境试验,分析了各试验测点的平均风速特性和阵风风速特性;之后,基于CFD数值模拟方法,确定了该大楼整体模型的最不利风环境平台与三平台节段模型的行人高度风速调整系数CR;最后,结合当地气象资料,分别采用Lawson评估标准和NEN 8100评估标准,评估了该大楼最不利风环境平台行人风环境的舒适性和安全性。(4)基于整体模型的流场分析结果,设计并完成了11种改善措施的风环境试验;之后,同样采用CFD数值模拟方法分别确定了该大楼不同风环境改善措施的整体模型的最不利风环境平台与节段模型的行人高度风速调整系数CR;最后,结合当地气象资料,采用Lawson评估标准对各措施改善风环境的效果进行了定量分析与比较,从而为该千米级摩天大楼行人平台的设计提供满足“风舒适性”与“风安全性”的设计方案。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TU312.1;TU119
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 行人风环境研究方法
        1.2.2 行人风环境评估标准
        1.2.3 行人风环境研究现状
        1.2.4 研究现状总结
    1.3 课题来源及主要研究内容
第2章千米级摩天大楼连接平台风环境研究方法
    2.1 风环境试验方法
        2.1.1 试验模型
        2.1.2 风环境试验方案
        2.1.3 风速探头标定
    2.2 CFD数值模拟方法
        2.2.1 计算模型及计算域
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 边界条件
        2.2.4 求解策略
    2.3 本章小节
第3章千米级摩天大楼连接平台风环境特性及评估
    3.1 风环境特性
        3.1.1 平均风速特性
        3.1.2 极值风速特性
    3.2 CFD数值模拟结果
        3.2.1 网格无关性检验
        3.2.2 CFD数值模拟与风环境试验结果对比
        3.2.3 来流风速的影响
        3.2.4 整体模型与节段模型的行人高度风速特性
    3.3 行人高度风环境评估方法
        3.3.1 评估流程
        3.3.2 当地气象资料统计分析
        3.3.3 风环境评估标准
    3.4 风环境评估结果
    3.5 本章小结
第4章连接平台行人风环境改善措施研究
    4.1 风环境改善措施设计
        4.1.1 基于流场分析的改善措施探讨
        4.1.2 风环境改善措施的试验和模拟工况
    4.2 改善措施模型风环境特性
        4.2.1 不同改善措施的影响
        4.2.2 不同风向角的影响
    4.3 改善措施模型数值结果分析
        4.3.1 CFD数值模拟方法验证
        4.3.2 调整系数的确定
    4.4 行人高度风环境评估
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

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