華東地區(qū)單棟塑料溫室群風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來(lái)華東地區(qū)溫室連受臺(tái)風(fēng)影響，大批倒塌。相對(duì)于連棟塑料溫室，單棟溫室使用量大，臺(tái)風(fēng)過(guò)后倒塌數(shù)量更多。在建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的研究中，主要采用的方法是風(fēng)洞模型試驗(yàn)。但風(fēng)洞模型試驗(yàn)存在著諸多困難，如試驗(yàn)必須采用縮尺模型、費(fèi)用昂貴、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等，并且由于不能進(jìn)行多方案對(duì)比，得到的結(jié)果不一定是抗風(fēng)性能最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱(chēng)CFD)是通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳

2、導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。采用CFD方法模擬風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)荷載則可避免以上缺點(diǎn)，具有成本低、速度快、靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，且便于設(shè)計(jì)前多方案、多工況分析比較和優(yōu)化。但是利用CFD模擬溫室受力情況在一些問(wèn)題上也呈現(xiàn)處它的局限性，因許多結(jié)構(gòu)多呈鈍體形狀，其繞流不可避免地伴隨著分離、再附、旋渦脫落等復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象，問(wèn)題十分復(fù)雜，在技術(shù)解決上還未很成熟。且它還涉及到對(duì)象尺寸、周?chē)h(huán)境、大氣邊界層等模擬因素的合理確定，有時(shí)還會(huì)受到計(jì)算理論與計(jì)算機(jī)軟硬

3、件的雙重限制，這需要我們更多的關(guān)注和耗費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)一步發(fā)展這種研究方法。
　　 本文利用CFD采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，利用CFD軟件Fluent構(gòu)造全尺寸的塑料溫室并對(duì)其進(jìn)不同工況的仿真模擬分析，在已有的塑料溫室結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)上，對(duì)一些涉及較少而又比較常見(jiàn)的內(nèi)容作進(jìn)一步的探討與完善。主要為針對(duì)華東地區(qū)東南沿海塑料單棟單體溫室、單棟溫室群在多工況下的風(fēng)壓分布規(guī)律的研究。提出合適的CFD的湍流模型以及模擬條件，將模擬結(jié)果與現(xiàn)有的規(guī)范標(biāo)

4、準(zhǔn)作評(píng)判分析，并提出現(xiàn)有規(guī)范中未提及的相關(guān)體型的體型系數(shù)取值建議。另外對(duì)不同拱頂形式的溫室荷載的確定，這部分內(nèi)容在現(xiàn)有溫室標(biāo)準(zhǔn)上提供的數(shù)據(jù)不全，不確定性大，在設(shè)計(jì)應(yīng)用中不易把握，擬對(duì)其規(guī)律以及具體數(shù)值的進(jìn)行確定，探討其表面風(fēng)壓分布規(guī)律。
　　 分析研究發(fā)現(xiàn)，在完全封閉工況下，單體單棟溫室表面風(fēng)壓分布特征數(shù)值與規(guī)范具有一定的相關(guān)性，尤其在邊緣部分具有很好的參考性；在密集的溫室群中，其相鄰的溫室受影響較大，對(duì)非邊緣棟溫室可適當(dāng)降低風(fēng)

5、荷載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為溫室設(shè)計(jì)減少用鋼量、降低成本、促進(jìn)推廣使用提供參考。在45°風(fēng)向角的工況下，因風(fēng)向的回流會(huì)導(dǎo)致相鄰溫室背風(fēng)面產(chǎn)生正壓。
　　 數(shù)值模擬的結(jié)果表明CFD方法能定性和定量地預(yù)測(cè)出溫室表面的風(fēng)壓分布，可為風(fēng)壓在規(guī)范建議值范圍內(nèi)進(jìn)行明確取值提供依據(jù)。CFD方法可降低試驗(yàn)成本，縮短研究周期，克服風(fēng)洞試驗(yàn)所各類(lèi)限制。雖然現(xiàn)在CFD方法還不能完全取代風(fēng)洞試驗(yàn)，但是作為輔助手段，其可以廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)方案的確定、流動(dòng)規(guī)律的探討及結(jié)