珠海歌劇院風(fēng)環(huán)境與結(jié)構(gòu)風(fēng)壓的CFD數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著社會(huì)高速發(fā)展，建筑物的高度和復(fù)雜度不斷提高，風(fēng)已經(jīng)成為影響建筑設(shè)計(jì)以及安全運(yùn)營(yíng)的重要影響因素。珠海歌劇院位于珠海香洲東部的野貍島上，是珠海以及整個(gè)珠三角地區(qū)的地標(biāo)建筑之一。主體建筑分為歌劇院和小劇場(chǎng)，外殼為空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。歌劇院體型較大，水平投影跨度為130m，是橫向跨度較大的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。因此，研究風(fēng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓是必要的。由于經(jīng)濟(jì)原因，傳感器數(shù)目往往是有限的。利用有限數(shù)目風(fēng)壓傳感器預(yù)測(cè)未布置傳感器測(cè)點(diǎn)處

2、的風(fēng)壓值，繼而預(yù)測(cè)整個(gè)研究區(qū)域分壓分布具有較大的實(shí)際應(yīng)用意義。本文采用CFD數(shù)值模擬方法研究了風(fēng)對(duì)珠海歌劇院建筑結(jié)構(gòu)表面及周圍環(huán)境的影響，并探討了利用有限風(fēng)壓傳感器與數(shù)學(xué)模型聯(lián)合預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓的方法。本文主要有以下三部分內(nèi)容:
　　利用CATIA以及RHINO軟件建立珠海歌劇院CFD數(shù)值模型。設(shè)定計(jì)算域并劃分區(qū)域網(wǎng)格，基于FLUENT14.5軟件平臺(tái)進(jìn)行了12個(gè)風(fēng)方向角下的模擬。通過(guò)對(duì)比CFD數(shù)值模擬與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到的區(qū)域體型系數(shù)

3、，討論并分析了12個(gè)風(fēng)方向角下建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓分布規(guī)律。根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)比，可得結(jié)論：兩種方法得到的建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓分布規(guī)律基本一致，但是個(gè)別方向角下的風(fēng)壓值有偏差。
　　根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓分布規(guī)律以及場(chǎng)地常年風(fēng)速風(fēng)向規(guī)律，確定了風(fēng)壓傳感器布置方案。采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，結(jié)合32個(gè)風(fēng)壓傳感器預(yù)測(cè)了未布置傳感器測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓值以及珠海歌劇院片1外表面風(fēng)壓分布。經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)可得：12個(gè)方向角下，未布置傳感器的預(yù)測(cè)樣本測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差最大值為

4、9.60％，最大平均值為2.43%，最大標(biāo)準(zhǔn)差為2.78%。預(yù)測(cè)片1外表面整個(gè)區(qū)域表面風(fēng)壓的相對(duì)誤差最大值為5.822%，平均值為0.886%，標(biāo)準(zhǔn)差為1.063%。實(shí)現(xiàn)了利用有限數(shù)目風(fēng)壓傳感器與數(shù)學(xué)模型聯(lián)合應(yīng)用預(yù)測(cè)目標(biāo)區(qū)域整體風(fēng)壓分布的目的。
　　采用CFD數(shù)值模擬方法獲得了建筑物周圍區(qū)域8個(gè)方向角下不同高度處風(fēng)速。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果以及場(chǎng)地信息得到目標(biāo)區(qū)域的等效風(fēng)速以及等效風(fēng)速比。采用超越閾值概率的評(píng)估方法、聯(lián)合評(píng)估準(zhǔn)則評(píng)估珠海