基于数值风洞的结构气动选型与风荷载计算

数值风洞模拟相对于风洞实验具有计算周期短、实施成本低的特点,并且对结构平均风荷载的模拟具有较高的精度、计算结果比实验结果更完备。数值风洞技术的以上优点使其非常适用于建筑结构前期的气动选型与优化。本文以抚顺生命之环为例,展示了数值风洞技术在结构气动选型方面的特点,并给出了最终方案的风荷载结果。     

上海世博和谐塔风荷载参数数值风洞模拟

采用数值风洞技术数值模拟上海世博和谐塔的绕流场,获得了三维复杂结构的绕流场和风荷载参数。充分结合现有的计算技术和硬件计算能力,把整体结构的数值模拟分解为核心圆筒加外围弧形铝板部分,以及桁架体系部分。利用前者得到的等效局部风环境来评估桁架体系的风荷载,从而得到整体的风荷载参数。通过与物理风洞的试验结果进行对比可以认为数值风洞的结果是可信的。     

建筑物风荷载体型系数的数值模拟

基于数值风洞方法具有成本低、速度快、结果采集更为全面等显著优点,运用 FLUENT 软件,对封闭式双坡屋面房屋的风荷载体型系数进行了数值模拟,并与现行<建筑结构荷载规范>进行对比,为合理使用建筑数值风洞方法提供参考.     

1/4球面开口屋盖风荷载体型系数的数值模拟分析

基于计算流体力学（CFD）理论,采用雷诺时均法,利用FLUENT软件对1/4球面开口屋盖进行数值风洞模拟.计算得出屋盖表面的风压分布,进而得出不同风向作用下结构的风荷载体型系数,以供工程设计参考.计算结果表明,利用数值风洞模拟建筑物表面风荷载体型系数是可靠的.     

大跨度镂空网格结构风荷载研究

通过实体风洞试验与数值风洞模拟结果的对比分析,论证了数值风洞模拟方法应用于镂空网格结构平均风荷载模拟的可行性。通过对比分析箱形截面、工字形截面、平板壳截面对镂空网格结构平均风荷载模拟结果的影响,论证了在镂空网格结构数值风洞模拟中可将窄翼缘工字形截面简化为箱形截面。最后,以实际项目为背景,研究了大跨度镂空网格结构的风荷载特性。结果表明,镂空网格结构的水平风荷载较大,对结构设计影响明显。     

复杂异形桥梁风荷载参数数值风洞模拟

针对复杂异形桥梁结构风荷载参数的不确定性问题,采用计算流体动力学方法,对主梁和桥塔的风荷载参数进行数值风洞模拟。研究了不同气流攻角对主梁结构风荷载的影响及不同气流风偏角对桥塔风荷载的影响。通过数值计算,为相似复杂异形桥梁风荷载参数取值提供了参考。     

石家庄国际会展中心风载数值模拟研究

根据计算流体动力学（CFD）的基本原理,基于计算流体力学软件Fluent平台,对石家庄国际会展中心进行数值风洞模拟。获得8个风向角下建筑物表面风压分布系数。数值风洞理论值与风洞试验结果进行比较分析,结果表明：理论与试验数据吻合较好,所得到的风荷载可用于工程设计。     

世博轴索膜结构风振响应数值模拟

将风速时程作为数值风洞的入口边界条件,采用非稳态计算方法,获得了世博轴索膜结构的表面风压时程。将该风压时程的统计平均值与采用稳态计算得到的平均风压做比较,验证了前者的准确性。分析结果表明：利用数值风洞非稳态计算获得的阵风系数将比现行《建筑结构荷载规范》中的数据更能反映脉动风的空间分布特性;由于风速模拟和数值风洞分别考虑了风荷载时间和空间的相关性,动力时程分析又包含了结构高阶振型的影响,将非稳态计算得到的风荷载时程直接加载到有限元模型上进行动力时程分析,与采用风振系数的等效静力风荷载方法相比,能较好地反映结构的实际风振情况。     

大跨度拱形结构等效静风荷载研究（英文）

根据计算流体动力学方法(CFD)以及有限元动力时程分析法数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,并以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT对大跨度拱形结构进行脉动风作用下的结构非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载.运用ANSYS进行结构的风振响应计算,分析得到基于结构风振响应时程的等效静风荷载.在此基础上提出多目标等效静风荷载加权组合系数的定义,计算获得大跨度拱形结构的多目标等效静风荷载,并验证其计算精度.研究表明,在文中方法所得等效静风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

温州东海广场风荷载数值模拟与风洞试验研究

对温州东海广场工程这一具有较大截面长宽比的复杂高层建筑进行了风荷载数值模拟和风洞试验研究。首先,在工程预研阶段用数值模拟方法计算得到了主要风向角工况下结构表面的平均风荷载分布。然后,参考数值模拟计算结果,引导进行风荷载风洞试验的测点布置方案,进行风洞模拟试验研究。最后,将数值计算结果和风洞试验数据进行了对比,显示数值模拟计算和风洞试验结果两者吻合较好。研究表明,综合采用数值模拟和风洞试验研究,可以较为准确地把握复杂建筑结构的风荷载分布,这种方法有助于提高结构抗风研究的水平。     

椭圆形平面鞍形屋盖风压的数值模拟

现行<建筑结构荷载规范>并未给出椭圆形平面鞍形屋盖的风荷载体型系数,针对这个问题,基于数值风洞方法具有成本低,速度快,结果采集更为全面等显著优点,利用 CFD 知识,运用 FLUENT 软件,对椭圆形平面鞍形屋盖的平均风压力系数进行了数值模拟,重点讨论了风向角对数值模拟结果的影响,为合理确定椭圆形平面鞍形屋盖的平均风压...     

张拉膜结构非线性动力特性分析

采用线性滤波器法对张拉膜结构进行了风荷载数值模拟,并运用CFD数值风洞的方法对张拉膜结构进行了数值风洞模拟,得到了便于工程使用的体型系数划分图,最后将取得的脉动风荷载时程进行非线性时程分析,讨论了结构参数对主应力水平的影响,比较了结构在脉动风作用下的主应力和自平衡状态下主应力水平,确定了风敏感区域,最后对结构典型区域节点的动力特性做出评价。     

我国建筑风洞建设的现状与思考

风洞试验是结构风工程研究中最重要、最直接和最有效的研究手段,而大气边界层风洞的建设与发展无疑会对提升风洞试验的质量和效率起到至关重要的作用。在评述建筑风洞的发展与现状的基础上,对三个具有风浪联合模拟能力风洞的建设情况进行介绍,最后就如何推动我国建筑风洞的发展提出几点建议。     

广州亚运城综合体育馆风荷载分析

广州亚运综合体育馆为体操馆、台球壁球馆和历史展览馆三馆合一的建筑群,如一缕丝带飘在珠江之滨。鉴于场馆群体型及结构体系的复杂性,以风洞试验为主、数值模拟为辅对其风环境进行了分析;采用编程的方式准确而快捷地处理风荷载试验数据;根据工程出现的情况突破了常用分析方法,总结复杂结构相关问题的解决方法,可为今后类似的工程设计提供依据。     

计算流场尺寸对风压系数影响的研究

计算流体动力学（CFD）技术已成为研究建筑结构风压系数的有效手段之一,但合理的风场构筑理论和构筑方法是准确模拟建筑结构风场的基础,对此研究成果不多。基于CFD软件,建立了单体方形建筑有限元分析模型,通过改变三维流场特征尺寸,研究了单体建筑物在不同流场断面高度、宽度,来流、尾流长度等尺寸效用下结构表面风压特征及风压系数变化规律。结果表明：流场高度主要影响迎风面的风压系数,流场宽度的变化主要影响结构迎风面以及结构两侧的风压系数分布,流场长度的影响集中在迎风面和背风面。研究结果可为此类建筑物合理使用数值风洞提供参考。     

空冷支架结构管柱体型系数与群柱效应研究

空冷支架结构下部为大直径群柱,上部为钢桁架平台,结构抗风设计时许多参数还不清楚。为掌握该类结构风压分布规律,对1∶150的刚性模型,进行风洞试验研究。同时利用FLUENT6.1流体软件对结构管柱所处风场进行数值模拟,获取不同工况下管柱的整体体形系数。详细介绍风洞试验结果与管柱表面风压试验数据处理方法,将试验结果与数值模拟结果进行对比,验证了CFD数值模拟技术的可行性。     

C形平面构筑物温度效应有限元分析

大型混凝土风洞结构体系温度效应明显,结构支座、剪力墙设计难度较大。利用有限元分析法分析平面C形复杂风洞结构体系在温度作用下风洞结构支座的布置形式。根据支座3种不同的连接形式,对比3种不同的支座设置方案;通过结构固定端剪力墙剪力和关键支座剪力的比较,以及结构体系关键部位的位移的比较,确定结构布置的最优方案。分析在采用最优结构布置方案时风洞筒体在温度作用下板单元温度应力分布情况。     

特大跨度桥梁抗风研究的新进展

主要介绍同济大学土木工程防灾国家重点实验室在国家自然科学基金重大项目资助下进行的题为“特大跨度桥梁的气动参数识别、风振及控制理论”的专题研究中所取得的主要成果 ,包括气动参数识别 ,非线性颤、抖振分析 ,桥梁数值风洞 ,颤振概率评价以及等效风荷载等方面的内容。这些成果已在许多大跨度桥梁 ,如江阴长江大桥、润扬长江大桥、南京长江二桥、苏通长江大桥和南京长江三桥中得到应用 ,显示出理论意义和实用价值。