低矮房屋簡化模型風荷載的LBM數值模擬.pdf

1、各種自然災害造成的損失中風災居于首位，而其中低矮建筑物的破壞或倒塌帶來的損失則超過一半，因此研究低矮建筑物的風壓顯得尤為重要。計算風工程因其特有的優(yōu)勢成為當下風工程研究的熱點，尋求一種更高效的數值模擬方法具有實際意義。本文運用格子玻爾茲曼方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)自行編寫C++程序，模擬低矮房屋簡化模型的風荷載。
　　本文對傳統(tǒng)的LBM模型進行優(yōu)化:引入不可壓格子玻爾茲曼模型，能更真實的反應大

2、氣邊界層中的氣流流動;采用多松弛時間格式代替單松弛時間格式，程序穩(wěn)定性更高，解決了單松弛時間格式不適用于較高雷諾數的問題;引入大渦模擬，通過亞格子雷諾數應力體現(xiàn)小尺度渦對大尺度渦的影響;通過編寫多線程并行程序，大大縮短LBM計算時間。前人對LBM模型僅考慮其中某種優(yōu)化方法，而本文將這幾種優(yōu)化方法同時考慮，編寫的程序能更好地反映實際流場。
　　本文模擬二維圓柱繞流，對若干雷諾數下的壓力系數等流場參數進行計算，通過與傳統(tǒng)數值模擬方法以

3、及風洞試驗方法的對比，證實了采用LBM模擬壓力的可行性。對比分別采用單松弛時間格式和多松弛時間格式的模擬結果，從而驗證了采用多松弛時間格式對程序優(yōu)化的有效性。
　　為了解決低矮房屋雙坡屋頂的曲線邊界處理，本文推導出了雙坡屋頂邊界處理參數，采用浸入邊界處理格式，并將其成功運用到LBM當中，從而有效的提高了雙坡屋頂邊界處理的精度。
　　最后，運用優(yōu)化的LBM對風場中低矮房屋簡化模型進行二維數值模擬，分析了低矮房屋周圍的整個漩渦脫