体育场馆膜建筑平均风压数值模拟及验证分析

为评估沿海某体育场大跨张拉膜建筑的外形合理性,将参数化建筑设计与开源计算流体力学方法结合,开发了针对稳态大气边界层建筑数值风洞的批量计算模块,能够自动建立考虑周围建筑和地形的计算网格模型,快速评估复杂膜建筑的平均风压分布规律。定量分析了底部看台、周围地形和建筑群对膜表面净风压分布规律的干扰以及不同张拉膜形体参数对建筑风荷载影响。结果表明:膜表面平均风压数值计算结果与风洞试验吻合一致;体育场馆底部观众看台会改变膜表面净风压整体分布规律,明显增加负风压;通过局部调整张拉膜形体参数,可以大幅度减少局部风压最大值和整体风荷载。研究结果可为类似膜建筑外形设计提供参考,建议在评估膜外形方案合理性时考虑底部看台和周围建筑影响,采用风洞试验和计算流体力学方法确定风荷载。

悬挑体育场罩棚风荷载数值模拟

使用Realizable k-ε湍流模型对悬挑体育场罩棚表面风荷载特性进行CFD数值模拟研究,详细考察体育场罩棚表面风向角对净风压系数、体型系数和平均风压系数分布影响规律,为此结构表面风荷载设计取值提供依据。计算结果表明:体育场罩棚上表面主要是受到风吸力作用,在罩棚前檐和两个角部区域风压系数浮动较大,比如在180°风向角罩棚两个角部区域风压系数为-0.5~-3.5。由于结构造型需要,罩棚顶部凸出的肋对风荷载的影响大,其产生原因为在顶部凸起肋后形成小漩涡,风压系数变化剧烈,90°风向时,来流迎风面第一个肋后面风压系数为-1.5~1.1。由于来流在罩棚后檐出现分离,在180°风向罩棚结构上下表面出现“上吸下压”现象,罩棚受到向上升力。

大型场区光伏组件安全质量控制

光伏组件作为大型光伏场区中的关键工程,其安全质量至关重要。论文首先对该类型光伏场区施工质量影响因素进行分析与识别,并从光伏组件安装倾角和表面压力的角度对光伏组件的安全质量控制进行分析,根据分析结果发现光伏组件的辐照量与安装倾角并非呈现单一的线性关系,在同一安装倾角下随着风速的增大,光伏组件的表面压力也在随之增大,最后针对大型场区光伏项目在施工中容易出现的问题提出相应控制措施。

低矮建筑屋面局域风毁所致瞬态内外压特性研究

基于缩尺比为1∶40的刚性模型,针对低矮建筑易损区开孔所致风载特性开展风洞试验研究,研究开孔位置影响瞬态风载过冲效应及建筑内外压变化规律。结果表明:不同位置开孔所致屋面内压分布均匀但风压量值不同,且背风面开孔对内压有削弱作用。开孔位置对过冲比分布影响较大,其中背风屋脊开孔所致瞬态内压过冲比最大。易损局域瞬态风毁对屋面外压产生明显的瞬态效应,稳态外压与未开孔屋面外压差异明显。局域风毁所致内外压联合作用的净风压极值系数对内压起控制性作用,尤其是孔口屋檐区、屋面角部和尾部区及背风屋脊区受联合作用更为显著。

低矮建筑不同形式屋面局域破坏所致风载特性试验研究

针对低矮建筑屋面易损区局部风毁进行风洞试验,对比研究了0°与18.4°坡角屋面局域风毁所致内外平均风压系数特性、内外压脉动特性以及屋面净风压极值变化规律。结果表明:两种屋面的开孔所致平均内压系数均随开孔率增大而增大,但平屋面开孔所致平均内压系数受来流风向及开孔形状的影响更大,明显大于坡屋面开孔情况;平屋面开孔脉动内压放大效应明显高于坡屋面开孔;坡屋面开孔所致内压的Helmholtz和旋涡脱落频率均低于平屋面开孔,屋面开孔所致内压的Helmholtz频率基本不受开孔位置及风向角变化的影响。

大跨球壳结构风压分布规律和风致干扰效应试验研究

球壳结构对风荷载比较敏感,风荷载为其主要控制荷载之一。通过风洞试验,在不同工况下对球壳结构表面进行了同步测压,研究了结构在不同工况下的风荷载分布特性和风致干扰效应。研究结果表明:天窗开启和关闭对结构外表面部分区域风压分布有明显影响,主要影响结构的背风面风压。对于结构内表面,风荷载在天窗关闭时变小,对内部结构有利。针对用于储煤的大跨球壳结构,有无煤堆对结构外表面顺向风压分布没有明显的影响,但对横风向风压分布有一定的影响。两个相邻建筑物间的相对位置对结构的风致干扰效应有一定程度的影响,周边建筑物的干扰对受扰结构不同区域的影响并不相同。

平屋盖及双坡屋盖光伏系统风荷载特性试验研究

屋顶光伏系统在强风或极端风气候中破坏的现象时有发生,其风荷载是主要控制荷载之一。为研究平屋盖及双坡屋盖光伏系统的风荷载特性,通过刚性模型测压试验,分析这两种典型屋盖光伏板上、下表面风压及净风压的风压特性,给出全风向角下最不利极值吸力随附属面积的衰减曲线,并与美国加州结构工程协会（SEAOC）制定的平屋盖光伏设计规范以及已有文献建议的光伏板净风压随面积的折减曲线进行了对比。结果表明：平屋盖上光伏板的最不利净风压极值吸力大于双坡屋盖,随附属面积增加而衰减加快;平屋盖上光伏板的净风压与SEAOC规范给出的净风压设计值较为接近;当附属面积较大时,已有研究建议的光伏板设计风荷载取值偏于保守。

建筑屋面光伏阵列风场的模拟

应用计算流体力学Fluent软件,对围绕屋面光伏阵列的风场进行雷诺平均数值模拟。首先通过与已有的风洞试验研究结果进行对比,验证两种雷诺平均模型RNG k-ε和SST k-ω计算屋面光伏阵列风场的可靠性。然后,以20°风向角为间隔,对0°-180°范围的10个风向角分别进行了风场模拟,并得到了已有风洞试验结果的验证。再选取2°和20°两种光伏板倾角,分析它们对屋面光伏阵列风场的影响。最后,在不同光伏板倾角的情况下,分析了0.09,0.41,1.02 m三种光伏板与屋面的间距对光伏板表面风压场的影响。