典型溫室風(fēng)荷載特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、溫室是農(nóng)業(yè)設(shè)施中主要設(shè)施之一。溫室環(huán)境和結(jié)構(gòu)安全性對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有直接影響。隨著溫室的不斷發(fā)展，除了注重溫室環(huán)境方面的研究外，結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，針對(duì)溫室結(jié)構(gòu)安全性的研究也就逐步受到關(guān)注。風(fēng)荷載是引起溫室設(shè)施發(fā)生破壞的常見(jiàn)自然災(zāi)害之一，不同形式的溫室建筑對(duì)風(fēng)荷載的敏感程度有很大差異，確定溫室風(fēng)壓力指標(biāo)是對(duì)大風(fēng)災(zāi)害防御和設(shè)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提。全面掌握溫室表面風(fēng)荷載分布規(guī)律，對(duì)溫室結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)以及合理選型十分必

2、要。
　　 由于我國(guó)地域廣泛并且地形地貌復(fù)雜，溫室結(jié)構(gòu)選型及風(fēng)荷載計(jì)算不能有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和模式。應(yīng)該因地制宜地選取合適的溫室結(jié)構(gòu)形式，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂虻刭|(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算分析?；诋?dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的快速提高，特別是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展完善，數(shù)值模擬技術(shù)克服了傳統(tǒng)風(fēng)洞試驗(yàn)工況單一、無(wú)法考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)大尺度及高雷諾數(shù)等諸多缺陷，在結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性研究中顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外溫室以及計(jì)算風(fēng)工程的發(fā)展現(xiàn)狀，特別是關(guān)于溫

3、室風(fēng)荷載特性方面的研究進(jìn)展。在總結(jié)和分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)幾種典型的溫室建筑風(fēng)荷載特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究，通過(guò)不同工況的計(jì)算分析，探討了不同類(lèi)型溫室表面風(fēng)壓分布規(guī)律，為丘陵山區(qū)溫室結(jié)構(gòu)選型及風(fēng)荷載取值提供理論依據(jù)。
　　 本文基于CFD計(jì)算平臺(tái)Fluent軟件，對(duì)跨度分別為1跨、3跨、5跨和10跨的圓拱型、尖頂型和Venlo型三類(lèi)溫室在0°、30°、60°和90°風(fēng)向角情況下的表面風(fēng)壓分布規(guī)律進(jìn)行了模擬計(jì)算，并求得了相應(yīng)的

4、風(fēng)壓系數(shù)，供溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)本次模擬研究將CFD軟件模擬與工程實(shí)踐研究相結(jié)合，以較少的費(fèi)用和較短的時(shí)間獲得了有價(jià)值的研究結(jié)論，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的研究手段，CFD的優(yōu)點(diǎn)得到了明顯體現(xiàn)。
　　 (2)在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)溫室研究的實(shí)際情況，本文優(yōu)先選取了Realizablek-ε湍流模型和B類(lèi)地貌作為研究的共同基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)比分析得出了在0°風(fēng)向角和90°風(fēng)向角下，即進(jìn)

5、風(fēng)方向與溫室迎風(fēng)面相垂直和相切時(shí)，流動(dòng)分離產(chǎn)生的脫落沿來(lái)流方向分布呈柱狀渦形式。進(jìn)風(fēng)的后方出現(xiàn)負(fù)壓情況，負(fù)壓在轉(zhuǎn)角變化大時(shí)，負(fù)壓梯度很大。
　　 (3)在同一方向角、相同風(fēng)力條件下，跨度不同，溫室表面風(fēng)壓力系數(shù)不同。1跨正壓和負(fù)壓都最大，3跨、5跨和10跨的要小，且這三種跨度相差不大。
　　 (4)斜風(fēng)來(lái)流是最不利的來(lái)流工況，在30°和60°風(fēng)向角來(lái)流情況下，圓拱型、尖頂型和Venlo型溫室屋面來(lái)流直接接觸的轉(zhuǎn)角后方形成