基于CFD的高層建筑流固耦合研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市用地愈加緊張，出現(xiàn)了大量高層、超高層建筑。由于此類建筑結(jié)構(gòu)通常采用較多的輕質(zhì)材料、更先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念、結(jié)構(gòu)高度較普通建筑高很多，因此結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出輕、柔、高的特點，對風(fēng)荷載非常敏感。計算風(fēng)工程（CWE）具有費用低、出結(jié)果快、具有工程應(yīng)用的精度等優(yōu)勢，因此在這一背景下，以標(biāo)準(zhǔn)超高層建筑CAARC為研究對象，以弱耦合算法進行了風(fēng)場與建筑之間的流固耦合研究，最后以兩個建筑間的間距為參數(shù)研究了施擾建筑對被擾建筑的干擾因

2、子，主要進行了以下幾個方面的工作：
　　1、采用雷諾平均RANS的方法，基于剪應(yīng)力傳輸模型對標(biāo)準(zhǔn)高層建筑模型CAARC進行了定常數(shù)值模擬，并將數(shù)值結(jié)果與多家機構(gòu)的風(fēng)洞試驗結(jié)果進行了比較，結(jié)果表明數(shù)值結(jié)果和風(fēng)洞試驗結(jié)果吻合的很好，確認(rèn)了剪應(yīng)力傳輸模型的可信度，為下文研究結(jié)構(gòu)的氣動彈性響應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
　　2、分別采用了規(guī)范法、定常流場法和流固耦合法進行了標(biāo)準(zhǔn)高層建筑模型CAARC的響應(yīng)計算，結(jié)果表明定常流場法和規(guī)范法計算的結(jié)果

3、很接近；但是流固耦合法計算得到的響應(yīng)是一個時程響應(yīng)，最大位移約為規(guī)范法的兩倍，而穩(wěn)定后的位移與規(guī)范法很接近，因此不能簡單把風(fēng)荷載當(dāng)靜荷載處理。
　　3、考慮風(fēng)場與建筑間的流固耦合的結(jié)構(gòu)響應(yīng)是一個動態(tài)過程，數(shù)值模擬了標(biāo)準(zhǔn)高層建筑模型CAARC在風(fēng)場作用下的位移、加速度、基底剪力等響應(yīng)時程。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)在平均風(fēng)荷載作用下發(fā)生氣動彈性響應(yīng)的頻率約為0.164Hz，近似等于結(jié)構(gòu)的一階頻率；最大位移約為穩(wěn)定后位移的1.8倍。
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