高层建筑群绕流风场的数值计算

高层建筑物及其群体周围所引起的风环境问题正日益受到人们的重视。在人们日益关心人居环境的今天,有必要对高层建筑物绕流风场进行全方面系统的研究。本文采用标准k-ε模型的湍流模型对相邻高层建筑物之间的绕流流场进行计算,分析了相邻两建筑物之间的风速、风压等流场特征,讨论了建筑物间距等因素对风环境特性的影响,为城市高层建筑住宅小区设计提供了一定的理论参考和依据。     

时间序列的AR模型和膜结构的随机风场数值模拟

本文基于自然风特性通过考虑结构节点间的风速时程相关性采用AR模型模拟节点随机脉动风速时程,用Matlab编程模拟.对模拟所得的节点风速时程统计分析表明:AR模型可有效地模拟具有时间相关性、空间相关性的节点脉动风速时程。     

机械搅拌混合池三维流场的数值模拟研究

应用Fluent软件对竖轴机械搅拌混合池的三维流场进行了数值模拟。首先通过试验数据进行湍流模型校核,然后计算和分析速度场及湍流强度场。结果表明,RNGκ-ε湍流模型能够对机械搅拌混合池流场进行正确的模拟和预测;混合池内形成了周期性的上下循环流动,桨片区域的速度及湍流强度较大,下层桨片至池底区域具有较大的流动漩涡;挡板的设置消除了流场的"打漩"现象,改善了搅拌效果。研究结果为机械搅拌混合池的设计及运行管理提供了参考依据。     

基于k-ε方程对高层建筑竖向通道中有毒烟气运动的数值模拟

通过建立k-ε方程湍流模型对建筑竖向通道中的烟气运动进行数值模拟,分析模拟数据,寻找有毒烟气在高层建筑竖向通道中的运动机理控制,对于火灾发生时救援工作的开展具有较好的指导意义。     

大跨度悬索桥脉动风场的数值模拟

针对大跨度悬索桥的结构形式及振动形态的特点,结合自然风的相关特性,将实际的互相关三维脉动风速场简化为多个线状的不相关的一维脉动风速场。基于谱解法,采用互谱密度矩阵Cholesky分解的显示表达,采用Matlab编程模拟了一大跨悬索桥的脉动风场,应用随机信号分析处理技术对模拟样本进行校验,结果表明模拟值和目标值较为吻合,满足工程实际需求。     

阻塞率对表面风压系数影响的数值模拟

以同济大学T J-2风洞模拟的缩尺比为1∶50的B类风场为目标,给出了基于标准k-ε湍流模型的数值风场.作为数值风场的一个应用,对TTU模型的定常绕流进行模拟,并与风洞试验以及现场实测结果进行比较,重点探讨了阻塞率对表面风压系数的影响.结果表明:对于TTU模型的屋顶和背风面,阻塞率增大可导致风压系数绝对值有增大趋势;对于TTU模型的迎风面,由计算域侧面引起的阻塞率增大,导致风压系数有减小趋势,而由计算域顶面引起的阻塞率增大,则导致风压系数有增大趋势.     

扩散式方形分离器数值模拟湍流模型的比较研究

利用考虑各向异性的雷诺应力湍流模型(RSM)和Realizableκ-ε湍流模型对扩散式方形分离器内的流动情况进行了数值模拟研究,比较了两种湍流模型下分离器内部气相流场的轴向、切向和径向速度分布.数值模拟计算结果表明考虑各向异性的雷诺应力湍流模型(RSM)比Realizable k-ε模型更好地反应了分离器内部的流动情况,其计算结果更为合理.     

高大厂房分层空调数值模拟

分层空调是高大空间建筑典型的气流组织方式。利用计算流体力学(即CFD)方法对一个高大厂房分层空调气流组织进行了数值模拟。使用标准k-ε模型,运用SIMPLE算法进行离散,得到了分层空调的温度场、速度场,模拟结果表明CFD方法可以为分层空调系统的节能和设计提供依据。     

高层建筑结构随机风速场的数值模拟及风振控制

基于Davenport脉动风速谱,并考虑竖向相关性、平稳性的多变量随机过程,采用经过快速傅里叶变换算法改进的谐波叠加法对高层建筑结构进行脉动风速时程模拟,生成具有随机性的脉动风速时程曲线和风速功率谱密度函数。以76层306 m高钢筋混凝土结构风振Benchmark模型为研究对象,通过改进的谐波叠加法得出了结构在模拟脉动风荷载作用下的被动TMD控制和主动LQG控制的控制结果。研究结果表明:经过快速傅里叶变换算法改进的谐波叠加法具有很高的计算精度和效率。     

白鹤电厂泵房进水间导流板倾角优化数值模拟

基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,采用非结构化网格和SIMPLEC算法对白鹤发电厂二期工程取水泵房进水间流道进行优化计算,并对进水间前导流板角度变化时流态变化进行比较计算,确定较优的导流角,增强泥浆泵的排沙效果.计算结果表明当前导流板角度为30o和后导流板角度为35o时有较好的流态,此时流道底板附近流速较大,并且整个流道内有较强烈的湍动流产生,大部分泥沙可以达到冲淤平衡.对多泥沙河流泵房取水间的设计、运行及维护有一定的参考价值.     

基于计算流体动力学方法的风荷载对高层钢建筑影响的数值评价

进行了风对联邦航空咨询委员会(CAARC)标准高层建筑影响的综合数值研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,如大涡流模型(LES)、RANS方程模型等,用于预测风荷载的作用以及风在建筑物周围流动的规律。本研究的主要目的是探索有效可靠的方法来利用CFD技术评估风对高层建筑的影响。计算结果与大量的试验数据进行了比较(这些试验数据来自7个风洞试验),并对引起数值预测与试验数据误差的原因进行了识别和讨论。通过比较发现,采用LES和SGS模型可以得到满意的作用在高层建筑上的平均或脉动风载预测值;修正的RANS模型在大多数情况下可以得到较好的结果而且具有快速解决问题的优势。此外,表面有起伏的建筑物的空气边界层气流场的典型特征可以用数字表达。分析发现,入射风的速度分布主要影响建筑物的平均压力系数,而入射风的紊流强度分布对风力的变化有显著影响。因此,需要正确模拟入射风风速分布及紊流强度分布,采用CFD方法精确预测风对高层建筑的影响。CFD技术和相关的数字处理方法为设计者提供了一个有效的方法来估计风对高层建筑的影响,并满足详细的风洞试验的要求。     

风力机翼型气动力特性模拟精度的影响因素

本文以风力机翼型的气动力特性为研究对象,分别建立了多面体和六面体两种体网格模型,并分别在S-A和SST k-ω湍流模型下进行CFD模拟,还与风洞试验结果进行对比。计算结果表明SST k-ω湍流模型的计算结果相对于S-A模型与风洞试验值更为接近,六面体网格模型的计算结果相对于多面体网格模型与风洞试验值更为接近,并且所划分的网格质量越好CFD模拟得越准确。将等截面模型的风洞实验结果或CFD模拟结果应用于真实叶片的气动力特性计算是比较合理的。     

基于台风风谱的电视塔风场数值模拟

针对上海青浦电视塔的结构形式及振动型态的特点,考虑脉动风的竖向相关性以及电视塔结构风速谱随竖向位置变化的特性,本文基于台风基本特性,采用随高度变化的田浦台风风速谱以及不随高度变化的石沅台风风速谱,运用数值模拟方法,仿真得到了与塔高竖向相关的43条脉动风速时程样本。经与采用不随高度变化的Davenport谱的结果相比较,得出一些有意义的结论。为提高计算效率和计算精度,引入了快速傅立叶变换技术。通过比较自功率谱和自相关函数可以看出,模拟值和目标值吻合得很好,从而验证了本文计算的准确性与有效性。     

闽南某体育场内风环境的数值模拟

风速对某些运动项目影响较大,因此当体育场内风场复杂时,其场内的风环境不容忽视。本文采用SSTk-ω湍流物理模型,对闽南某体育场内的风环境进行数值模拟,得出了场内跑道区域行人高度处的风速比,并对体育场内的风环境进行了预测和评估,提出了改善风环境的一些方法。     

风沙绕流建筑物流场的数值模拟研究

利用计算流体力学模拟软件FLUENT,选用基于雷诺平均的标准k-ε湍流模型对风沙绕流建筑物的三维定常风流场进行数值模拟,分析建筑物周围风流场的分布情况和沙尘绕流建筑物的运动轨迹。计算结果表明建筑物迎风面受到压力最大,背风面受到负压的影响,风流绕流建筑物发生风流的分离,脱落,涡旋,汇合等现象。模拟结果为沙尘防治和城市建筑风环境的改善提供参考。     

Wind tunnel tests of effects of atmospheric stability on turbulent flow over a three-dimensional hill

This paper presents a wind tunnel study on the turbulent structure of the airflow around a three-dimensional hill model placed in a boundary-layer flow. The effect of atmospheric stability: stable, neutral and unstable on the flow field of the boundary layer is examined. The wind velocity is measured with a three-dimensional laser doppler anemometer (LDA). Measurements analysis includes mean velocity, turbulent velocity, Reynolds stress and turbulence energy profiles around the hill. The main results are as follows: (1) The mean wind velocity does not vary with the stability at the hilltop; it reaches a maximum at the back of the hill, for the unstable case. (2) The turbulent velocity at the back of the hill reaches its peak value at the height of the hilltop. It takes maximum value for the stable boundary layer flow, and become smaller for the neutral flow and the unstable flow. Buoyancy production has little effect on the turbulence energy. (3) A clear peak of /U_H² is observed at a height near Z/H=1. The peak value becomes the largest for the stable case and the smallest for the unstable case.     

复合土钉墙现场测试及数值模拟分析研究

整理分析了济南西部新城某地下车库基坑的复合土钉墙支护结构现场监测数据,采用有限元软件ABAQUS建立基坑支护结构单元三维模型,模拟了其开挖支护施工过程,动态分析基坑边坡坡顶地表水平位移、沉降变化规律,并与现场监测值进行对比,分析了微型桩与止水帷幕对复合土钉墙的影响。表明由土钉、止水帷幕、微型桩、预应力锚杆与土体相互作用的有限元力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,结果可供同类复合土钉墙设计施工提供参考。     

风洞内非中性边界层风场和温度场耦合模拟

现有城市中性大气边界层只考虑风场忽略了温度场,无法研究大气昼夜温度分布对城市环境的影响。然而,温度场是对于城市环境研究的一个重要的因素,尤其在城市规划、城市热岛、污染物扩散等方面。城市非中性大气边界层包含风场和温度场,并分为稳定和不稳定两类,其风洞实验需要同时控制风场和温度场的模拟装置。文章采用数值模拟的方法模拟三角形尖劈、粗糙元、温度分层装置对风洞试验段的风场和温度场的影响规律,提出城市非中性稳定大气边界层风场和温度场在风洞内耦合形成时的控制策略,建议在稳定城市边界层的风洞试验时,先满足边界层速度、湍流度的风场特性要求,然后考虑风洞内的热损失,分段提高温度分层装置的温度梯度,从而同时实现目标风场和温度场。     

液力变矩器泵轮内流场的仿真分析及性能预测

基于虚拟样机技术和三维流场理论,应用3D软件Pro/E建立液力变矩器泵轮叶栅流道模型,采用计算流体力学分析软件FLUENT对YJ380型推土机、叉车用液力变矩器泵轮叶栅的内流场进行仿真计算与分析.计算了两种工况下泵轮叶栅流道流场的速度和压力分布,并研究了液力变矩器泵轮叶栅叶片出口角这一关键参数对泵轮转矩、变矩器的变矩系数、传动效率的影响.计算分析和试验结果的对比证明,应用FLUENT软件进行液力变矩器内流场仿真分析具有高的准确性和可靠性.