低矮建筑物龍卷風(fēng)荷載特性研究.pdf

1、龍卷風(fēng)具有生消迅速破壞力極強(qiáng)的特點(diǎn)，所到之處樹(shù)木連根拔起、房屋受損嚴(yán)重，并且經(jīng)常卷積碎片，威力十分驚人。人類通過(guò)雷達(dá)實(shí)測(cè)、理論研究、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、數(shù)值模擬等方法對(duì)龍卷風(fēng)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。但是由于龍卷風(fēng)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，卷積飛射物后對(duì)建筑破壞力更加驚人，很難短期內(nèi)完全模擬風(fēng)場(chǎng)對(duì)建筑的破壞。
　　基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）數(shù)值模擬方法研究龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特性。建立風(fēng)場(chǎng)生成模型并選擇合理參數(shù)設(shè)置，將 Spencer龍卷風(fēng)雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為風(fēng)場(chǎng)的入口邊

2、界條件，通過(guò)在動(dòng)量、湍動(dòng)能和耗散率方程中添加源項(xiàng)來(lái)考慮風(fēng)場(chǎng)低空處的慣性阻尼，根據(jù)慣性阻尼與植被粗糙源對(duì)應(yīng)關(guān)系，分析不同疏密程度和葉面密度的植被對(duì)龍卷風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特性的影響，力求通過(guò)模擬得到與實(shí)測(cè)龍卷風(fēng)一致的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
　　通過(guò)分析風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，把封閉平屋面低矮建筑放在風(fēng)場(chǎng)破壞力較強(qiáng)的位置并且考慮風(fēng)向角的影響，得到建筑物表面風(fēng)壓系數(shù)分布、3D渦量圖、速度矢量圖及建筑周?chē)鲌?chǎng)跡線圖，分析封閉平屋面建筑在風(fēng)場(chǎng)中的受力特點(diǎn)。將8 m×4 m、4 m

3、×4 m開(kāi)洞形式的建筑放在受龍卷風(fēng)影響較大位置，分析洞口的存在對(duì)建筑內(nèi)外墻風(fēng)壓系數(shù)分布、渦量圖及速度矢量圖的影響，來(lái)確定洞口對(duì)建筑抗龍卷風(fēng)的作用?？紤]屋面坡度對(duì)建筑抗龍卷風(fēng)的影響，將15°和30°坡屋面建筑放在核心半徑處，變化不同轉(zhuǎn)角，分析其表面風(fēng)壓系數(shù)分布特征。
　　采用滑移網(wǎng)格和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，通過(guò)建筑物的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)龍卷風(fēng)的等效移動(dòng)，捕捉龍卷風(fēng)對(duì)建筑模型的動(dòng)態(tài)效果。研究建筑物表面風(fēng)壓荷載和建筑物周?chē)S渦量圖，將等效移動(dòng)龍卷風(fēng)與靜