CAARC标准高层建筑三维钝体绕流风场数值模拟

基于计算流体力学软件平台Fluent 6.3,选用基于雷诺平均(RANS)的标准k-ε、Realizablek-ε、RNGk-ε和SSTk-ω4种湍流模型对大气边界层中CAARC标模的单栋高层建筑的三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了比较分析。结果表明:数值模拟较好地反映了高层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况,4种湍流模型均能给出满足工程应用精度的结果。在迎风面时,与试验结果吻合良好;在侧风面和背风面时,数值模拟结果介于NPL与TJ-2试验结果之间。迎风面均受有正压力,在迎风面的2/3高度处为最大,两边及底下最小。建筑物的背风面和侧风面全部承受负压力。4种湍流模型的模拟结果之间差异较小,为高层建筑钝体绕流的研究提供了依据。

高层建筑标准模型风洞测压和测力试验研究

CAARC高层建筑标准模型是国际上通用的风工程标准模型之一,用来检验各个模拟自然风的风洞试验结果,以确保风洞试验测量数据的可信度。本研究使用缩尺比为1:300的CAARC模型,在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了B类和D类地面粗糙度风场下的刚性测压试验和高频动态天平试验。在刚性测压试验中测量了建筑模型表面在不同风速和风向角下的平均风压系数,并与国外风洞机构的试验数据进行了对比分析。在高频动态天平试验中,不同风向角下的结构气动力系数和顶点位移被给出,并同样与国外风洞机构进行了对比。风洞试验结果表明:TJ-2风洞能较好地模拟大气边界层风场,且风场品质较好;试验技术可靠,所测得的试验数据具有较高的精度。

CAARC高层建筑标准模型风洞试验研究

在湖南大学教育部建筑安全与节能重点实验室的HD-3大气边界层风洞中开展了CAARC高层建筑标准模型的风洞试验研究。对缩尺比为1∶300的CAARC模型,分别进行了D类地面粗糙度风场下的刚性测压试验和高频动态天平试验,并将所得到的试验结果与国外风洞研究机构的试验数据进行了对比分析。结果表明:HD-3大气边界层风洞能够有效地模拟大气边界层风场,其模拟方法是可行的;风洞实验室的设备(电子扫描阀系统和高频测力天平系统)及其测试技术、自编数据处理程序是可靠的,其试验所测量得到的数据是值得信赖的,可以承担建筑物刚性测压及动态测力方面的试验研究。建议其他风洞实验室也开展标准模型的风洞试验对比研究。

高层建筑测压风洞试验校准与不确定性的量化

高层建筑风洞试验可靠性常基于多家机构的CAARC标准高层建筑风洞试验结果进行对比检验,然而其风洞试验结果的不确定性难以量化。本研究对D类地貌下缩尺比为1∶400的CAARC标准高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,首先研究了风洞试验参考位置对试验结果的影响,结果表明测压试验的参考位置宜选择受湍流影响较小的模型上方风洞顶部;其次,研究了采样次数对平均和极值风压系数的影响规律,为获得较稳定的极值风压系数,建议最小试验采样次数15次;最后,利用试验结果与国内外多家研究机构的结果进行对比分析,验证了本研究风洞试验的可靠性,量化了试验结果的不确定性,结果表明本研究高层建筑风洞试验的风压系数建模不确定性偏差为0.98,变异系数为0.14。

利用汽车行驶风测试建筑风压系数的跑车试验方法研究

参照风洞试验和现场实测的试验方法,结合车辆行驶能产生风的特点,提出了一种理想道路条件下利用汽车行驶风测试建筑风压系数的跑车试验方法。采用理论推导和现场试验的方法,构建了跑车试验的基本理论,设计和组装了跑车试验的物理试验平台,搭建了软件测试系统,研究了测试数据的处理方法,运用该方法对CAARC标准模型典型测点的平均风压系数进行测试。研究了不同车速对平均风压系数的影响,并分析了同一车速多次重复测试平均风压系数结果的差异。研究结果表明:提出的跑车试验理论公式正确,构建的软硬件系统合理,标准模型测点的平均风压系数跑车试验测试结果与相关文献的风洞试验结果吻合很好,同一车速下多次重复测试结果偏差很小,不同车速影响平均风压系数程度小,验证了该方法在理想道路条件下的可行性。

干扰风作用下超高层建筑风谱特性研究

以CAARC标模为研究对象,通过采用刚性模型同步测压试验和高频覆面积分计算方法(HFPI),展开单一施扰情况下施扰建筑高度、位置对受扰建筑静力和动力风荷载特性的影响研究。研究结果表明:当施扰建筑处于受扰建筑上游正前方时,表现出遮挡效应;当施扰建筑处于侧向时,静力干扰系数均在1.0~1.1之间;施扰建筑对顺风向基底弯矩谱的影响较小,对横风向基底弯矩谱起到一定程度的削弱作用,且随着施扰高度增加,削弱程度会增加。