高層雙塔復(fù)雜體型建筑風(fēng)環(huán)境特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代都市的不斷發(fā)展，大規(guī)模的高層、超高層建筑拔地而起。然而隨著建筑高度的增加，建筑的高寬比不斷增大，風(fēng)荷載對(duì)建筑的影響也隨之加大，因此需要在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需重點(diǎn)考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能。同時(shí)，風(fēng)能作為一種豐富的可再生能源，在提倡節(jié)能環(huán)保建設(shè)綠色建筑的今天，通過(guò)在建筑物中安裝風(fēng)能發(fā)電機(jī)以便充分利用風(fēng)能顯得越來(lái)越重要。
　　本文首先闡述了風(fēng)工程的基礎(chǔ)理論，描述了大氣邊界層平均風(fēng)特性以及基本風(fēng)速、基本風(fēng)壓、風(fēng)壓系數(shù)、

2、風(fēng)荷載體型系數(shù)及風(fēng)的湍動(dòng)能特性等相關(guān)概念，并簡(jiǎn)要地說(shuō)明建筑環(huán)境中的風(fēng)資源，包括風(fēng)資源的評(píng)價(jià)指標(biāo)、建筑風(fēng)場(chǎng)中的風(fēng)能特性和風(fēng)能利用的基本建筑形式。然后介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，論述了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中的三大基本方程（包括流體連續(xù)方程、動(dòng)量守恒方程以及能量守恒方程），湍流模型以及有限元數(shù)值計(jì)算的方法及流程，為后文進(jìn)行數(shù)值模擬研究工作打下基礎(chǔ)。
　　本文研究的主要工作是利用Auto CAD、Gambit以及Fluent流體計(jì)算軟件

3、，首先對(duì)兩棟簡(jiǎn)單體型的相鄰高層建筑進(jìn)行風(fēng)荷載特性的數(shù)值模擬，在對(duì)模型建筑劃分網(wǎng)格之后，采用Realizable k-ε模型進(jìn)行三維定常分析，計(jì)算建筑物表面的風(fēng)壓系數(shù)以及建筑周?chē)L(fēng)場(chǎng)的特性，通過(guò)和一些研究者所做過(guò)的風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬研究結(jié)果對(duì)比，以驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的正確性和精確程度。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)位于杭州的某一高層雙塔復(fù)雜體型建筑的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬研究。首先利用Auto CAD軟件建立高層建筑的三維建筑模型，然后將建筑物的模型導(dǎo)入Gam

4、bit軟件中劃分網(wǎng)格，最后將劃分好網(wǎng)格的建筑模型導(dǎo)入到Fluent計(jì)算流體軟件中進(jìn)行三維定常數(shù)值模擬計(jì)算。數(shù)值模擬采用Realizable k-ε模型，模擬建筑物在15個(gè)（每隔15度一個(gè)工況）風(fēng)向角下的風(fēng)壓系數(shù)值，并將數(shù)值模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)值作對(duì)比。由計(jì)算得到的風(fēng)壓系數(shù)，反算出建筑的局部體型系數(shù)及平均體型系數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，還結(jié)合目前十分提倡的綠色建筑概念，針對(duì)擴(kuò)散體型的風(fēng)力集中器建筑型式，模擬研究在不同雙塔間距的情況下，雙塔之間的“狹