龍卷風(fēng)風(fēng)場及其對建筑物風(fēng)荷載影響的數(shù)值模擬.pdf

1、全球因風(fēng)所造成的災(zāi)害和損失日益嚴(yán)重。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，在所有自然災(zāi)害中，因風(fēng)所造成的災(zāi)害和損失居各種災(zāi)害之首。對于跨度大，柔性大，自重輕的建筑，風(fēng)荷載往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計非常的重要因素。許多研究者對臺風(fēng)、暴流等極端風(fēng)進(jìn)行了大量的分析，而對于龍卷風(fēng)這方面的研究還甚為缺乏。像核電站之類的建筑，一旦破壞將對社會帶來極大的損失和次生災(zāi)害，但我國現(xiàn)階段建筑設(shè)計規(guī)范在龍卷風(fēng)對結(jié)構(gòu)的影響方面沒有給出具體的要求和方法，缺乏指導(dǎo)性和可操作性。因此，研究龍卷

2、風(fēng)對建筑物的影響顯得至關(guān)重要。
　　本文基于渦旋的理論知識對龍卷風(fēng)風(fēng)場進(jìn)行分析，然后采用數(shù)值模擬的方法，通過CFD計算軟件FLUENT6.3模擬了龍卷風(fēng)風(fēng)場，并對影響龍卷風(fēng)風(fēng)場的各種參數(shù)進(jìn)行了分析，最后將建筑物加載到龍卷風(fēng)風(fēng)場中來研究建筑物表面風(fēng)壓的分布特征。
　　本文主要從龍卷風(fēng)切向速度和靜壓的分布方面研究其風(fēng)場特征。同一高處沿徑向分布的切向速度對應(yīng)一個最大值，該處的半徑稱為核心半徑。核心半徑處的切向速度達(dá)到最大值，而遠(yuǎn)離

3、核心半徑切向速度會逐漸減小。此外，龍卷風(fēng)的風(fēng)壓和速度沿高度的變化很小。為了說明模擬的龍卷風(fēng)風(fēng)場的合理性，本文將數(shù)值模擬沿徑向切向風(fēng)速的分布曲線與理論公式得到的曲線做了對比。
　　為了更深入地研究CFD數(shù)值模擬的龍卷風(fēng)風(fēng)場，文中通過對影響龍卷風(fēng)風(fēng)場的各種因素做了分析。通過改變龍卷風(fēng)風(fēng)場的幾何尺寸、入口方向和入口初始風(fēng)速大小對影響龍卷風(fēng)同一高度處的最大切向風(fēng)速和核心半徑進(jìn)行了對比分析，以求得更為合適的龍卷風(fēng)發(fā)生裝置的數(shù)值模擬模型。