基于实际峡谷地形的近地风场特性研究
发布时间：2021-02-28 16:51
我国地理环境复杂，66%的陆地是山区。随着我国城镇化进程的快速发展，在山区进行建筑规划和建设已经成为必然要求。特殊的山体地貌对过山气流的风速、风压和湍流结构等风场特性有较大影响，近地层的风场会呈现与平原地区显著不同的分布特性，对建筑结构的风荷载作用也呈现复杂多变的特点。而目前国内的研究主要集中在简单山体模型（二维或三维理论模型）对山区风场特性的影响，对实际工程应用的指导性有限，对实际复杂山体地形下风场特性的相关研究还很缺乏，因此系统深入地研究实际地形下的风场变化规律具有重要的理论和工程实践意义。本文通过CFD数值模拟技术和现场实测相结合的方法，以宁波市裘村镇黄贤村这一实际峡谷地形为对象，对峡谷地形内的近地层风场特性进行了系统的研究，主要内容如下：（1）针对裘村镇黄贤村这一实际峡谷地形，采用数字建模方法，实现复杂山体的三维曲面建模，实现地形高程数据与CFD计算模型之间的转化。（2）采用基于计算流体动力学的数值模拟方法，对三维峡谷地形的近地层风场特性进行八个工况的数值计算，探讨来流风速、来流风向角、地形走势、山体坡度、山间距离、谷口尺度等因素对峡谷风平均风剖面、湍流结构的影响，得到了峡谷地...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究概况
1.3 本文研究内容
第二章 大气边界层理论和数值计算方法
2.1 结构风工程基本理论
2.1.1 大气边界层
2.1.2 平均风速剖面
2.1.3 脉动风速剖面
2.2 计算流体力学基本原理
2.2.1 流体力学的控制方程
2.2.2 湍流基本控制方程
2.2.3 湍流模型
2.2.4 近壁面边界层的处理
2.3 本章小结
第三章 风场特性的数值模拟研究
3.1 工程概况
3.2 数值模型的建立
3.2.1 数字地形建模和计算流域的确定
3.2.2 网格划分
3.2.3 边界条件的设置
3.2.4 求解参数的设置
3.2.5 计算工况
3.3 数值模拟计算结果分析
3.3.1 入口风剖面面的保持
3.3.2 不同来流风速的影响
3.3.3 主流风场的确定
3.3.4 峡谷地形内各测点平均风剖面纵向对比
3.3.5 谷口尺度对平均风场特性的影响
3.3.6 峡谷地形下建筑选址建议
3.4 本章小结
第四章 风场特性的现场实测
4.1 风特性测量背景
4.2 测量仪器和设备
4.3 测量方案和内容
4.4 风观测数据分析
4.4.1 海拔高度对风速的影响
4.4.2 现场实测数据与数值模拟对比
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要研究结论
5.2 研究不足和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的复杂地形风能分布研究[J]. 李辰奇,许昌,杨建川,甄文忠,刘德有,郑源. 上海理工大学学报. 2013(03)
[2]流体遇障碍物后流动的初步发展数值模拟[J]. 张俊婷,崔小朝,王宥宏. 太原科技大学学报. 2013(01)
[3]障碍物对山坡地形风场的影响分析[J]. 卢玉华,曾雪兰,黄润兰. 可再生能源. 2012(04)
[4]复杂体型大跨建筑的风荷载预测与抗风设计[J]. 刘宏,李庆祥. 工程力学. 2011(08)
[5]复杂地形风场绕流数值模拟方法[J]. 梁思超,张晓东,康顺. 工程热物理学报. 2011(06)
[6]深切峡谷桥址区风场空间分布特性的数值模拟研究[J]. 李永乐,蔡宪棠,唐康,廖海黎. 土木工程学报. 2011(02)
[7]FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究[J]. 李磊,张立杰,张宁,胡非,江崟,蒋维楣. 高原气象. 2010(03)
[8]强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究[J]. 申建红,李春祥. 振动与冲击. 2010(05)
[9]深切峡谷区大跨度桥梁的复合风速标准[J]. 李永乐,唐康,蔡宪棠,廖海黎. 西南交通大学学报. 2010(02)
[10]大范围区域复杂地形风场数值模拟研究[J]. 周志勇,肖亮,丁泉顺,姜保宋. 力学季刊. 2010(01)
博士论文
[1]内陆强风特性的现场实测与模拟[D]. 高亮.长安大学 2012
[2]适于山地城市规划的近地层风环境研究[D]. 陈士凌.重庆大学 2012
[3]膜结构风荷载的数值模拟研究[D]. 殷惠君.同济大学 2006
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]热带气旋作用下复杂地形绕流数值计算研究[D]. 刘梦亭.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
[2]基于实际山地地形的建筑风荷载数值模拟研究[D]. 陈成.重庆大学 2012
[3]复杂山地地形风场CFD多尺度数值模拟[D]. 郭文星.哈尔滨工业大学 2010
[4]复杂山体地形对低矮建筑的风荷载作用效应研究[D]. 时凌琳.华侨大学 2009
本文编号：3056152
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究概况
1.3 本文研究内容
第二章 大气边界层理论和数值计算方法
2.1 结构风工程基本理论
2.1.1 大气边界层
2.1.2 平均风速剖面
2.1.3 脉动风速剖面
2.2 计算流体力学基本原理
2.2.1 流体力学的控制方程
2.2.2 湍流基本控制方程
2.2.3 湍流模型
2.2.4 近壁面边界层的处理
2.3 本章小结
第三章 风场特性的数值模拟研究
3.1 工程概况
3.2 数值模型的建立
3.2.1 数字地形建模和计算流域的确定
3.2.2 网格划分
3.2.3 边界条件的设置
3.2.4 求解参数的设置
3.2.5 计算工况
3.3 数值模拟计算结果分析
3.3.1 入口风剖面面的保持
3.3.2 不同来流风速的影响
3.3.3 主流风场的确定
3.3.4 峡谷地形内各测点平均风剖面纵向对比
3.3.5 谷口尺度对平均风场特性的影响
3.3.6 峡谷地形下建筑选址建议
3.4 本章小结
第四章 风场特性的现场实测
4.1 风特性测量背景
4.2 测量仪器和设备
4.3 测量方案和内容
4.4 风观测数据分析
4.4.1 海拔高度对风速的影响
4.4.2 现场实测数据与数值模拟对比
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要研究结论
5.2 研究不足和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的复杂地形风能分布研究[J]. 李辰奇,许昌,杨建川,甄文忠,刘德有,郑源. 上海理工大学学报. 2013(03)
[2]流体遇障碍物后流动的初步发展数值模拟[J]. 张俊婷,崔小朝,王宥宏. 太原科技大学学报. 2013(01)
[3]障碍物对山坡地形风场的影响分析[J]. 卢玉华,曾雪兰,黄润兰. 可再生能源. 2012(04)
[4]复杂体型大跨建筑的风荷载预测与抗风设计[J]. 刘宏,李庆祥. 工程力学. 2011(08)
[5]复杂地形风场绕流数值模拟方法[J]. 梁思超,张晓东,康顺. 工程热物理学报. 2011(06)
[6]深切峡谷桥址区风场空间分布特性的数值模拟研究[J]. 李永乐,蔡宪棠,唐康,廖海黎. 土木工程学报. 2011(02)
[7]FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究[J]. 李磊,张立杰,张宁,胡非,江崟,蒋维楣. 高原气象. 2010(03)
[8]强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究[J]. 申建红,李春祥. 振动与冲击. 2010(05)
[9]深切峡谷区大跨度桥梁的复合风速标准[J]. 李永乐,唐康,蔡宪棠,廖海黎. 西南交通大学学报. 2010(02)
[10]大范围区域复杂地形风场数值模拟研究[J]. 周志勇,肖亮,丁泉顺,姜保宋. 力学季刊. 2010(01)
博士论文
[1]内陆强风特性的现场实测与模拟[D]. 高亮.长安大学 2012
[2]适于山地城市规划的近地层风环境研究[D]. 陈士凌.重庆大学 2012
[3]膜结构风荷载的数值模拟研究[D]. 殷惠君.同济大学 2006
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]热带气旋作用下复杂地形绕流数值计算研究[D]. 刘梦亭.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
[2]基于实际山地地形的建筑风荷载数值模拟研究[D]. 陈成.重庆大学 2012
[3]复杂山地地形风场CFD多尺度数值模拟[D]. 郭文星.哈尔滨工业大学 2010
[4]复杂山体地形对低矮建筑的风荷载作用效应研究[D]. 时凌琳.华侨大学 2009
本文编号：3056152
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3056152.html
