集成立轴风机的高层风能建筑风荷载特性与风振响应分析

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1、西南科技大学研究生学位论文集成立轴风机的高层风能建筑风荷载特性与风振响应分析年级2015级姓名张衡申请学位级别硕士专业土木工程指导教师陈国平（教授）ClassifiedIndex:TU973U.D.C:624SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisNumericalAnalysisofWindloadcharacteristicsandwindvibrationresponseofHigh-riseBuildingsIntegratedVertic

2、alAxisWindTurbinesGrade:2015Candidate:ZhangHengAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:CivilEngineeringSupervisor:ChenGuopingProfessorMar.25,2018独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文I摘要风力机与建筑一体化作为节能减排的新型建筑形式,在倡导绿色可持续发展和低碳经济的今天具有十分积极的意义。为充分利用城市风能资

4、源，新型风能一体化建筑的开发与设计日渐繁多，需要寻找有效的途径对结构的抗风能力和风荷载响应等进行分析。数值方法作为一种经济、高效、低耗的手段可以对建筑设计后的整体结构进行模拟，从而验证结构的安全与稳定是否符合设计要求。本文采用FLUENT对装载了垂直轴风力机的一体化高层建筑进行风荷载研究，用ABAQUS软件对整个建筑模型进行顺风向风振响应分析，主要研究内容如下：(1)通过对大气边界层条件下CAARC标准建筑进行数值模拟，建立全尺寸三维标准建筑模型，在相同风速条件下对2/3H位置处的测点风压进行采样，通过与风洞试验的数据作对比

5、，验证UDF程序的编写，边界条件以及湍流模型设置的合理性，验证三维数值模拟方法的可靠性，为本文的后续工作奠定了基础。(2)使用FLUENT软件对整体风能建筑进行风荷载分析，基于LES湍流模型和结构化网格，建立了两种全尺寸的三维网格模型，即无风力机凹角建筑模型和有风力机凹角建筑模型。计算了建筑在无风力机、风力机静止和风力机运行时三种情况下不同风速、不同转速的受力特性，研究建筑表面风压分布特性及建筑风荷载的变化特征。(3)使用ABAQUS软件对风能建筑进行风振响应分析，建立安装立轴式风力机前后各自的三维计算模型，把第四章风荷载模

6、拟结果作用于模型并进行模态分析和风振响应分析，跟荷载规范比较验证结果的合理性。关键词：数值模拟立轴风力机高层建筑风荷载风压分布风振响应西南科技大学硕士研究生学位论文IIAbstractAsanewbuildingformofenergyconservationandemissionreduction,windturbineandbuildingintegrationhaveaverypositivesignificanceinadvocatinggreensustainabledevelopmentandlowcarbone

7、conomy.Tomakefulluseofwindenergyresourcescity,thedevelopmentanddesignofnewtypewindpowerintegrationarchitectureisvarious,needtofindeffectivewaystostructuresuchastheabilitytoresistthewindandthewindloadresponseanalysis.Thenumericalmethodasameansofeconomic,highefficien

8、cyandlowconsumptioncanbeusedforsimulatingtheoverallstructureofthearchitecturaldesignafter,soastoverifythestructureofsecurityandstabilitymeetsthed