華東地區(qū)單棟塑料溫室群風荷載數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來華東地區(qū)溫室連受臺風影響，大批倒塌。相對于連棟塑料溫室，單棟溫室使用量大，臺風過后倒塌數(shù)量更多。在建筑結構風荷載的研究中，主要采用的方法是風洞模型試驗。但風洞模型試驗存在著諸多困難，如試驗必須采用縮尺模型、費用昂貴、耗費時間長等，并且由于不能進行多方案對比，得到的結果不一定是抗風性能最優(yōu)的結構。計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD)是通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳

2、導等相關物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。采用CFD方法模擬風場及風荷載則可避免以上缺點，具有成本低、速度快、靈活方便的優(yōu)點，且便于設計前多方案、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題上也呈現(xiàn)處它的局限性，因許多結構多呈鈍體形狀，其繞流不可避免地伴隨著分離、再附、旋渦脫落等復雜的流動現(xiàn)象，問題十分復雜，在技術解決上還未很成熟。且它還涉及到對象尺寸、周圍環(huán)境、大氣邊界層等模擬因素的合理確定，有時還會受到計算理論與計算機軟硬

3、件的雙重限制，這需要我們更多的關注和耗費更長的時間來進一步發(fā)展這種研究方法。
　　 本文利用CFD采用標準k-ε模型，利用CFD軟件Fluent構造全尺寸的塑料溫室并對其進不同工況的仿真模擬分析，在已有的塑料溫室結構研究基礎上，對一些涉及較少而又比較常見的內(nèi)容作進一步的探討與完善。主要為針對華東地區(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，將模擬結果與現(xiàn)有的規(guī)范標

4、準作評判分析，并提出現(xiàn)有規(guī)范中未提及的相關體型的體型系數(shù)取值建議。另外對不同拱頂形式的溫室荷載的確定，這部分內(nèi)容在現(xiàn)有溫室標準上提供的數(shù)據(jù)不全，不確定性大，在設計應用中不易把握，擬對其規(guī)律以及具體數(shù)值的進行確定，探討其表面風壓分布規(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壓分布特征數(shù)值與規(guī)范具有一定的相關性，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，對非邊緣棟溫室可適當降低風

5、荷載結構設計，為溫室設計減少用鋼量、降低成本、促進推廣使用提供參考。在45°風向角的工況下，因風向的回流會導致相鄰溫室背風面產(chǎn)生正壓。
　　 數(shù)值模擬的結果表明CFD方法能定性和定量地預測出溫室表面的風壓分布，可為風壓在規(guī)范建議值范圍內(nèi)進行明確取值提供依據(jù)。CFD方法可降低試驗成本，縮短研究周期，克服風洞試驗所各類限制。雖然現(xiàn)在CFD方法還不能完全取代風洞試驗，但是作為輔助手段，其可以廣泛應用于試驗方案的確定、流動規(guī)律的探討及結