建筑物风环境数值模拟的研究

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1、摘要建筑数值模拟方法是随着计算机技术和计算流体力学的发展而兴起的并应用于求解建筑结构响应的一种方法，本文主要应用建筑数值模拟理论，研究了不同建筑环境下的效应仿真计算和影响规律。本文首先应用基于FLUENT软件的数值模拟方法，针对建筑的风环境模拟，着重由建筑物的不同形状、距离、高度、排列、和不同的来流风向来模拟其周围风场、表面风压和脉动风的湍流度等参数分布，进而评价风环境问题。研究思路主要是把建筑物的数值模拟应用从单个建筑扩展到群体建筑。通过研究，得出以下主要结论：(1)不同形状单体建筑物的风环境数值模拟通过流场和表面风压分析，可以看到风

2、的流动对环境的影响。例如在分离点后，特别是物体后面，往往存在着旋涡区。这样，如果存在污染气体或其它污染物时，就很不容易扩散。单个建筑物绕流过程所产生的流动分离和回流旋涡等复杂特征和其形状有很大关系，建筑物的几何特征是影响其周围流场分布的主要因素之一o(2)两个建筑物风环境数值模拟当两个建筑并列布置时，由于两个建筑物的高度、间距等因素的不同，对建筑周围风环境的影响也不一样。当两建筑物等高或前高后低时，间距比对其周围风环境影响较大：当建筑物前低后高时，相邻建筑影响较小。(3)三个建筑物风环境数值模拟从三个建筑物数值模拟的速度迹线图、速度分布

3、图、静压分布图的分析得知最靠近迎风面的建筑物所受的风压最大，因此应在考虑迎风面建筑结构加强问题的同时，还应在建筑房屋时，考虑到建筑物间距的影响，不能使间距过小，否则建筑物将受风载影响过大而发生较大变形。(4)一个小区建筑群风环境数值模拟通过仿真模拟找出最危险的受力区，如风在受到第一个阻碍后的区域里的旋涡分布最强烈，压力梯度最大，是最危险的受力区。在建筑群中，最靠近迎风面的建筑物所受负压最大，那么压力过大的部分区域在强风或飓风的多发地区，对这些建筑需从结构上增强抗风震、风压能力，从而避免风灾的发生；而旋涡区(负压区)则不宜建造住宅楼，可用

4、于绿化或其他休闲场所。北京丁业人学T学硕{学位论文关键词：数值模拟；风环境；计算流体动力学(CFD)；风压系数；流场分布lIAbstractThearchitecturalnumedcalwindtunnelhasbeendevelopedwiththeprogressofthecomputertechniqueandthecomputationalfluiddynamicsandithasbeenusedinthesolutionofthewindpI镪sIlreandthestructuraldynamicresponseswhen

5、thebuildingsnuc“l他wassurroundedinthenaturalwind．Inthisthesis，themainresearcharethefoundationofthearchitecturalnumericalwindtunnelanditsapplicationinthesimuia矗onofthewindenvironmentofgroupofbuildings．Thepaperpresentsnumericalcalculationsofturbulentwindflowconditionsaround

6、buildingsonthebaseoftheFLUENTsoftware．Thenumericalsimulationarecarriedoutwiththestandardmodel．Itobtainstherulesofdistributionofwindflowaroundthebuildings，pressureandturbulivityonthebuildings．Accordingastherules，wewouldratedwindenvironmentwiththeinfluenceofthedifferentsha

7、pe，distance，height,arrangeandinflowdirections．Thepaper’Sstudymethodexpandthebuildingnumericalvaluesimulationapplicationtothegroupbuildingfromsinglebuildings．Throughthestudiesofthispaper,themainresearchfindingswereconcludedasbelow．(1)Numericalmodelingofflowaboutseveralsha

8、pesofbuildingsItdemonstratedtheimpactofwindflowoverenvironmentthroughflowfieldandpressureonthesurfaceof