基于体型特征的建筑风驱雨作用量分布特性数值研究

发布时间：2021-04-09 07:49

　　风驱雨（Wind-Driven Rain,简称WDR）是风雨场中雨滴在降落过程中受风力驱动形成斜雨的一种自然现象。WDR可引发一系列工程问题：水分在多孔材料中积累易引发渗水、泛霜、冻融、开裂、保温材料失效等问题,甚至会导致构件破坏,危及结构安全。此外,在某些极端天气情况下风雨联合作用产生的WDR雨压荷载可能加剧房屋破坏甚至造成倒塌。因此,有必要针对风雨环境下不同体型建筑WDR雨强和雨压荷载分布特性开展研究,全面掌握不同建筑体型建筑风雨联合作用下WDR作用量分布特性,降低建筑风雨灾害,为相关领域研究提供基础。本文基于欧拉多相流模型,分别建立风相与雨相流场控制方程,以湍流模型封闭方程进行迭代求解的CFD数值分析方法,针对不同建筑体型的WDR雨强及雨压荷载分布开展数值研究。首先结合实测数据,采用欧拉多相流模型,对单栋低矮挑檐平屋面建筑进行CFD模拟迭代求解WDR场,模拟时选用三种不同湍流模型,通过与实测数据对比,分析验证模拟方法的有效性,以及WDR模拟时不同湍流模型的优缺点。其次,针对ISO半经验预测模型中的六种典型体型建筑开展WDR雨强CFD研究,并将数值结果与ISO半经验预测模型的预测结... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 风驱雨的研究方法与现状
        1.2.1 现场实测方法
        1.2.2 半经验方法
        1.2.3 数值研究方法
    1.3 本文的研究背景和主要研究内容
第二章 CFD数值模拟基本理论和方法
    2.1 引言
    2.2 流体控制方程及其数值模拟方法
    2.3 雷诺平均纳维-斯托克斯方程及湍流物理模型
    2.4 风驱雨欧拉多相流理论计算方法
        2.4.1 风驱雨欧拉多相流控制方程
        2.4.2 雨相各相关参数和边界条件
            2.4.2.1 降雨强度
            2.4.2.2 雨滴粒径分组
            2.4.2.3 雨滴进入流场的特征量
            2.4.2.4 雨相边界条件设定
        2.4.3 风相各相关参数和边界条件
        2.4.4 风驱雨参数定义和计算
            2.4.4.1 抓取率定义和计算
            2.4.4.2 风驱雨荷载计算
第三章 基于欧拉多相流模型建筑风驱雨（WDR）模拟方法有效性研究
    3.1 引言
    3.2 现场实测简介
        3.2.1 实测工作介绍
    3.3 CFD数值模拟
        3.3.1 CFD数值模拟软件介绍
        3.3.2 网格收敛性分析
        3.3.3 模拟结果与实测结果对比分析
            3.3.3.1 模拟结果与实测结果对比
            3.3.3.2 对比结果原因探究
    3.4 本章总结
第四章 不同体型建筑风驱雨强分布研究
    4.1 引言
    4.2 ISO标准半经验模型简介
    4.3 ISO半经验模型六种体型建筑WDR雨强分布研究
        4.3.1 高层平屋面建筑
        4.3.2 两层坡屋面建筑
        4.3.3 三层坡屋面建筑
        4.3.4 两层挑檐坡屋面建筑
        4.3.5 三层挑檐坡屋面建筑
        4.3.6 两层平屋面建筑
    4.4 建筑立面局部突出对WDR雨强分布的影响分析
    4.5 本章总结
第五章 不同体型建筑风驱雨荷载分布研究
    5.1 引言
    5.2 CFD数值模拟
        5.2.1 各体型建筑纯风作用数值模拟
        5.2.2 各体型建筑风驱雨荷载数值模拟
            5.2.2.1 雨场中风剖面
            5.2.2.2 风雨场中建筑风载体型系数
            5.2.2.3 风雨场中建筑雨压分布
    5.3 结论
第六章 本文总结和展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3127235