低矮房屋表面風(fēng)雨壓力CFD數(shù)值模擬.pdf

1、我國沿海地區(qū)風(fēng)災(zāi)頻繁，每年風(fēng)災(zāi)都會(huì)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，其中大量土木工程結(jié)構(gòu)尤其是量大面廣的低層房屋的損傷甚至破壞是損失的重要組成部分。臺(tái)風(fēng)登陸前后往往伴隨著強(qiáng)降雨過程，強(qiáng)風(fēng)攜帶著暴雨共同襲擊低層房屋，形成附加作用力，導(dǎo)致房屋損傷甚至破壞。因此，如何較全面地掌握低層房屋在風(fēng)雨共同作用下的雨量分布特性和風(fēng)雨荷載效應(yīng)，以便提出有效的抗風(fēng)防雨措施十分必要。
　　本文以計(jì)算流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用數(shù)值模擬方法研究低層房屋迎風(fēng)面的不同風(fēng)速、不

2、同雨強(qiáng)下風(fēng)驅(qū)雨量的變化規(guī)律及雨滴的附加作用力導(dǎo)致荷載增的程度。本文在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，首先建立了以平均 Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型為基礎(chǔ)的湍流流動(dòng)模型，進(jìn)而得到風(fēng)場的數(shù)值模擬模型；對雨場中的雨滴特性，包括直徑，最終下落速度，運(yùn)動(dòng)軌跡等，進(jìn)行分析和簡化，利用離散相模型得到雨場模型。模擬風(fēng)雨共同作用，對在風(fēng)力的作用下，不同的直徑范圍內(nèi)的雨滴質(zhì)量占有率的變化和近壁面的水平末速度值給出了詳細(xì)的結(jié)果和分析。
　

3、　然后，本文對迎風(fēng)面在不同風(fēng)速和不同雨強(qiáng)下整體的和分區(qū)域的風(fēng)驅(qū)雨量值進(jìn)行了計(jì)算，給出了風(fēng)對降雨的影響程度，以及風(fēng)驅(qū)雨量在風(fēng)速和雨強(qiáng)變化的情況下的分布規(guī)律的變化。通過對雨滴和結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面的碰撞分析，給出雨滴附加作用力的計(jì)算方法，模擬得到不同風(fēng)速和不同雨強(qiáng)下的雨滴附加作用力時(shí)程，并與純風(fēng)作用下的迎風(fēng)面荷載比較，給出了雨滴附加作用力導(dǎo)致的荷載增大的程度。研究表明降雨產(chǎn)生的附加荷載對房屋具有明顯的影響，該附加荷載最高可達(dá)到純風(fēng)荷載的30％左右。<