高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究

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1、硕士学位论文论文题目：高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究作者姓名何文凯指导教师袁伟斌学科专业结构工程所在学院建筑工程学院提交日期2015年5月AThesisSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationStudyonWindFieldCharacteristicsofdouble-towerHigh-RiseBuildingwithComplicatedShapesW

2、rittenbyHeWen-kaiMajor：StructuralEngineeringSupervisor：Dr.YuanWei-binCollegeofCivilEngineeringandArchitectureZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,P.R.ChinaMay2015浙江工业大学学位论文原创性声明，独立进行本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下工作所取得的研究成果，本论文研究。除文中己经加标注引用的内容外不包含其

3、他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作化重要贡献的个人和集体，巧已在文中｜＾＾明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：Ｈ期兴年／月了Ｕ学位论文版权使用授权书本学位论义作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业乂学可将本学位论文的全部或部分内、容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫

4、描等甚制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、，在年解密后适用本授权书。保密□２、不保密（请在Ｗ上相应方框内打三。ｉ日期：ｆ年月口作者签名：了导师签名：日期年口占月Ｈ＾＂貪刮ｙ／Ｉ浙江工业大学硕士毕业论文高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究摘要随着现代都市的不断发展，大规模的高层、超高层建筑拔地而起。然而随着建筑高度的增加，建筑的高宽比不断增大，风荷载对建筑的影响也随之加大，因此需要在对高层建筑进行结构设计的同时，还需重点

5、考虑建筑结构的抗风性能。同时，风能作为一种丰富的可再生能源，在提倡节能环保建设绿色建筑的今天，通过在建筑物中安装风能发电机以便充分利用风能显得越来越重要。本文首先阐述了风工程的基础理论，描述了大气边界层平均风特性以及基本风速、基本风压、风压系数、风荷载体型系数及风的湍动能特性等相关概念，并简要地说明建筑环境中的风资源，包括风资源的评价指标、建筑风场中的风能特性和风能利用的基本建筑形式。然后介绍了计算流体动力学的基础理论知识，论述了计算流体动力学中的三大基本方程（包括流体连续方程、动量守恒方程以及能量守恒方程），湍

6、流模型以及有限元数值计算的方法及流程，为后文进行数值模拟研究工作打下基础。本文研究的主要工作是利用AutoCAD、Gambit以及Fluent流体计算软件，首先对两栋简单体型的相邻高层建筑进行风荷载特性的数值模拟，在对模型建筑划分网格之后，采用Realizablek-ɛ模型进行三维定常分析，计算建筑物表面的风压系数以及建筑周围风场的特性，通过和一些研究者所做过的风场数值模拟研究结果对比，以验证数值模拟方法的正确性和精确程度。在此基础之上，对位于杭州的某一高层双塔复杂体型建筑的风场进行有限元数值模拟研究。首先利用A

7、utoCAD软件建立高层建筑的三维建筑模型，然后将建筑物的模型导入Gambit软件中划分网格，最后将划分好网格的建筑模型导入到Fluent计算流体软件中进行三维定常数值模拟计算。数值模拟采用Realizablek-ɛ模型，模拟建筑物在15个（每隔15度一个工况）风向角下的风压系数值，并将数值模拟结果与风洞试验值作对比。由计算得到的风压系数，反算出建筑的局部体型系数及平均体型系数值。在此基础上，还结合目前十分提倡的绿色建筑概念，针对扩散体型的风力集中器建筑型式，模拟研究在不同双塔间距的情况下，双塔之间的“狭缝效应”

8、。II浙江工业大学硕士毕业论文高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究本次对该高层建筑的三维数值模拟结果可为实际建筑结构抗风及节能设计提供参考依据。关键词：风工程，计算流体动力学，数值模拟，湍流模型，风压系数III浙江工业大学硕士毕业论文高层双塔复杂体型建筑风环境特性数值模拟研究ABSTRACTWiththedevelopmentofthemoderncity,larg