建筑物风荷载体型系数的数值模拟.pdf

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1、王彩华等：建筑物风荷载体型系数的数值模拟35建筑物风荷载体型系数的数值模拟王彩华，吴剑锋，辛亚军(1．东北石油大学秦皇岛分校，河北秦皇岛066004；2．燕山大学建筑工程与力学学院。河北秦皇岛O66OO4}【摘要】基于数值风洞方法具有成本低、速度快、结果采集更为全面等显著优点，运用FLUENT软件，对封闭式双坡屋面房屋的风荷载体型系数进行了数值模拟，并与现行《建筑结构荷载规范》进行对比，为合理使用建筑数值风洞方法提供参考。【关键词】数值风洞；计算流体动力学；风压分布；体型系数【中图分类号】TU311．3【文献标识码】B【文章编

2、号】11301—6864[2011)05—0035—02THESⅡULATIONoFBUILD耵、iGSSIlAPECoEFFICⅢNToFⅥ，INDL0ADUSⅡGNUM匮RlUCALWINDTUNNELMETH0lDWANGCai—hua’，WUJian．feng，XINYa-jun(1．QinhuangdaoCampusofNortheastPetroleumUniv．，HebeiQinhuangdao066004，China；2．CivilEngineeringandMechanicsofYanshanUniv．，He

3、beiQinhuangdao，066004，China)Abstract：Numericalwindtunnelmethodhassignificantadvantagessuchaslowcost，fasting，collec—tingmorecomprehensiveresults．Thepapersimulatedshapecoefficientofwindloadasthemodelofaclosedgableroofbuilding，contrastingwiththeexisting“structureloadco

4、de”．Itcanprovidetherefer-encefortherationaluseofnumericalwindtunnelmethod．Keywords：numerricalwindtunnel；computationalfluiddynamics；pressuredistribution；shapecoef-tic；ent数值风洞方法又称计算风工程(ComputationalWindEn—gineering，简称CWE)，是通过在计算机上对建筑物周围风流动所遵循的流体动力学方程⋯进行数值求解，并借助计算机图形学技

5、术将模拟结果形象地描述出来，以形成对建筑物周图l计算模型围风场的仿真模拟。与真实的建筑风洞相比，建筑数值风洞具有成本低，速度快，结果采集更为全面等明显的优点，应用1．3边界条件]前景广阔。基于这些优点，本文利用计算流体动力学(CFD)(1)人口边界条件：采用速度入121边界条件(velocity知识，运用FLUENT软件，对封闭式双坡屋面房屋的风载体形—inlet)，来流为我国荷载规范中的B类地面粗糙度剪切流，系数进行了数值模拟，并与现行《建筑结构荷载规范》口进行平均风速剖面’为：对比，为合理使用建筑数值风洞方法提供参考。U(

6、Z)=(z／z0)(1)1CFD数值模拟式中，z0，为标准参考高度和标准参考高度处的平均1．1数学模型(控制方程)见文献[1]。风速，我国标准参考高度取10m，相应的平均风速按￡，0=1．2计算模型16o0计算，本文取uo=v／1600Wo=26．83m／s(基本风计算模型的屋面坡度为30。、屋顶高度为15．193in、檐压=0．45kN／m)；Z，U(z)为任一高度和任一高度处的口高度为10m、平面尺寸为60m×18m，计算域_3大小(长×平均风速；为地面粗糙度指数，我国规范B类地面粗糙度，宽×高)为738m×540m×24

7、0m，堵塞度为0．7％，小于5％，Ⅸ=0．16。计算模型中心距计算域入口为249m。计算域边界面和建筑来流湍流特性通过直接给定湍流动能k和湍流耗散率物表面采用三角形非结构网格单元进行离散，体网格采值s6的方式来定义：用四面体单元进行划分，共划分网格为1010694个。计算模型、计算域和网格划分示意图分别如图1、图2、图3所示。k：÷(()．，)，s：T1．0．o9332-(2)参考坐标系为：Y为计算域长度方向，z为计算模型高度方式中，l为湍流特征尺度，参考日本规范取l=100(z／向。风向角为0。，如图2所示。低温建筑技术20

8、11年第5期(总第155期)30)；，为湍流强度，我国现行荷载规范没有给出z的明确1．2定义，本例对B类地貌的模拟参考日本规范第Ⅱ类地貌取值：■．．，一■．．．．．籁0．8a-a⋯B^f0·23Z≤z6尉蛙⋯)-a-0．05，Zb—zc0I4式中，z6=5m，ZG=350m，