海島生活艙抗風性能的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著對海洋資源的進一步開發(fā)和利用，國家對海上島嶼的開發(fā)和建設越來越重視。海島生活艙能夠為島上人員提供基本的生活工作居住場所，為了保證島上人員生命財產(chǎn)的安全，海島生活艙構筑物的抗風能力面臨嚴峻的考驗，成為設計過程中亟待解決的關鍵問題。本課題利用數(shù)值模擬精度高、可重復性好、可視化強的優(yōu)點，對生活艙表面的風荷載進行數(shù)值模擬研究，進而優(yōu)化生活艙的外型結構，以改善艙體的抗風性能。
　　首先，根據(jù)海島生活艙的基本要求，初步設計了三種生活艙外型

2、結構，根據(jù)相似理論，建立幾何縮尺比為1∶30的生活艙實驗模型，對其進行兩個風向角6個工況的風洞實驗。
　　其次，對三種外型結構的生活艙進行數(shù)值模擬研究，將模擬結果與實驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了采用數(shù)值模擬方法研究海島生活艙表面風荷載的適用性與可靠性。
　　最后，利用數(shù)值模擬研究了高寬比（立柱高度或檐口高度）、屋面坡度以及有無挑檐對三種外型結構生活艙表面風荷載分布規(guī)律的影響。
　　研究結果表明:對于廂式生活艙，隨著高寬比的增

3、加，屋面承受的風壓越大，風荷載體型系數(shù)越大;當屋面坡度α＜30°時，隨著屋面坡度的增加，屋面承受的風壓越小，風荷載體型系數(shù)越小;增加挑檐后，抗風性能明顯優(yōu)于沒有挑檐的情況。對于吊腳樓式生活艙，隨著立柱高度的增加，屋面承受的風壓越小，風荷載體型系數(shù)越小;當屋面坡度α＜25°時，隨著屋面坡度的增加，屋面承受的風壓越小，風荷載體型系數(shù)越小;屋面的抗風性能，有挑檐明顯優(yōu)于沒有挑檐的情況。對于圓柱式生活艙，屋面的風荷載體型系數(shù)隨著檐口高度的增加而