低矮建筑風(fēng)驅(qū)雨作用的數(shù)值模擬與實(shí)測方法研究.pdf

1、我國海岸線廣闊，臺風(fēng)活動(dòng)頻繁，沿海地區(qū)經(jīng)常遭受臺風(fēng)侵?jǐn)_，對大量的建筑物造成破壞。臺風(fēng)天氣的一個(gè)顯著特點(diǎn)是狂風(fēng)攜帶著暴雨共同作用于近地建筑物和構(gòu)筑物，風(fēng)加上雨的作用使得建筑的荷載超出了目前建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而對它們的安全造成很大的威脅。因此研究雨在風(fēng)的作用在對建筑結(jié)構(gòu)物的影響，尤其是雨的附加荷載顯得意義重大。
　　 本文采用基于CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))的數(shù)值方法對低矮房屋的風(fēng)驅(qū)雨效應(yīng)進(jìn)行了研究。本文采用的模擬方法首先對強(qiáng)風(fēng)時(shí)低矮建

2、筑周圍的風(fēng)場進(jìn)行模擬，得出建筑迎風(fēng)面上的風(fēng)荷載分布。進(jìn)而采用Fluent中離散相模型(DPM)在已經(jīng)計(jì)算好的風(fēng)場中插入雨滴，進(jìn)行雨滴的追蹤，得到插入到風(fēng)場中的每個(gè)雨滴的軌跡。在后處理分析上，對每條雨滴軌跡進(jìn)行計(jì)算，并將建筑的迎風(fēng)面以0.1m2為單位劃分成若干塊，進(jìn)行風(fēng)雨荷載的對比分析。
　　 首先對二維低矮建筑周圍的風(fēng)場進(jìn)行模擬，得到建筑迎風(fēng)面的風(fēng)荷載分布。然后在風(fēng)場中插入降雨，通過Fluent軟件追蹤每個(gè)雨滴的軌跡，捕捉建筑迎

3、風(fēng)面的雨滴位置、速度、質(zhì)量流。最后對建筑迎風(fēng)面進(jìn)行分區(qū)，對各分區(qū)統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)荷載、風(fēng)驅(qū)雨量(LIF值)和雨的附加荷載在建筑迎風(fēng)面上的分布規(guī)律。研究表明，雨荷載在分區(qū)之間具有顯著的跳躍性；當(dāng)風(fēng)速和降雨量均較大時(shí)，雨荷載不可忽略。
　　 二維數(shù)值模擬之后，本文對低矮建筑風(fēng)驅(qū)雨的數(shù)值模擬進(jìn)行三維擴(kuò)展。三維風(fēng)驅(qū)雨數(shù)值模擬采用隨機(jī)布點(diǎn)法設(shè)置雨滴插入點(diǎn)。對建筑的迎風(fēng)面風(fēng)驅(qū)雨在水平方向和垂直方向上的分布規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研究。
　　 本文