基于超级计算的大规模定日镜场风环境模拟

定日镜群是塔式太阳热能发电站的主要设备,同时也是发电站的主要投资部分,其造价约占整个发电站总造价的一半以上。自从塔式太阳能发电站出现,定日镜的抗风问题就是设计中的难题,虽然可以采用风洞试验方法研究有限数量的定日镜的风效应,但对于数以百计的定日镜群风效应采用其风洞试验方法和一般的数值模拟方法也无能为力。为了研究这种大规模定日镜群的风环境,利用Fluent15.0软件为平台,以国家级超级计算中心为依托,应用超级计算技术,建立了定日镜群的数值模拟模型,采用实用的非结构化网格划分方法,根据实际情况设置了定日镜群所处边界层的入口、出口和壁面等条件,采用标准k-ε模型模拟了定日镜群在仰角为30°时的工作情况,计算了大气边界层中定日镜群在典型来流风向条件下的风速分布和风压分布。计算结果表明,改变流场方向对定日镜群的风速和风压的分布影响较明显。     

覆面施工脚手架抗风设计

为了分析覆面施工脚手架的风荷载特性,结合已有研究成果,并考虑最不利情况,以使用100%挡风率覆面结构的脚手架为研究对象,开展脚手架布置形式、建筑开孔率和周边建筑物风干扰效应等参数影响下的风洞试验。通过刚体模型测压试验,测得各工况下脚手架覆面结构表面上的风压时程,分析作用在其结构上的风压特性及其变化规律。结合试验分析和数值计算得到脚手架整体平均风力系数,并与现行的中国和英国规范建议值进行对比。建立脚手架结构的有限元模型,利用风洞试验测得的风压时程进行加载分析,得到各工况下脚手架连墙件的内力响应时程。估算各工况下所有连墙件中的最大极值拉力,计算阵风荷载因子并分析脚手架布置形式对其影响规律。研究周边建筑对作用在连墙件上最大极值拉力的风干扰效应,计算周边建筑物在不同位置时和不同脚手架布置形式下的干扰因子。综合分析结果,并给出覆面施工脚手架的抗风设计建议。研究结果表明:在所有试验工况下,最大正平均风力系数为1.41,最大负平均风力系数为-1.51,超过了中国和英国规范的最大建议值1.3;半包围布置脚手架的脉动风效应显著,阵风荷载因子最大值可达4.1,若脚手架布置形式为全包围时,最大阵风荷载因子为2.7;当干扰建筑物位于脚手架结构正前方时的干扰效应尤为显著,最大荷载增量可达66%。     

下击暴流强风冲击作用下定日镜风压时变特征

为研究下击暴流强风冲击作用下定日镜表面风压变化特征,基于计算流体动力学的方法对下击暴流瞬态风场中不同工作姿态的定日镜表面风压进行数值模拟.结果 表明,受到下击暴流形成扩散过程引起的近地面风场变化影响,在下击暴流的冲击作用下定日镜迎风面和背风面风压都表现为先增大后减小的时变特征,背风面比迎风面提前达到压力峰值,且迎风面和背风面瞬时峰值压力均明显大于稳态风场中的相应峰值压力.同一时刻下,定日镜迎风面正压峰值中心随着俯仰角的增大逐渐向上移至镜面中心,风压系数峰值可达1.4,背风面负压峰值中心随俯仰角增大逐渐向两侧水平偏移,风压系数峰值由1.8减小到1.0.在小俯仰角工作姿态下定日镜背风面会遭受更大的负压作用,说明现行的定日镜抗风设计中采用的小俯仰角避险姿态并不完全适用于下击暴流强风作用的状况.     

离心风机变工况流场分析

本文采用CFD商用软件FLUENT6．1对离心风机在不同工况下的内部流场进行了三维数值模拟,通过对比不同工况下离心风机内部流场的情况,找出不同工况下离心风机流场的变化,发现了叶轮入口正预旋受到蜗壳结构影响和不均匀性,小流量情况下空气流动受蜗舌影响显著。对减小流量变化对离心风机的影响,拓宽离心风机的工作范围的研究提出了一些建议。计算中采用了标准k-ε湍流模型与非结构化网格。     

下击暴流作用下低矮建筑风荷载特性试验

以低矮建筑为研究对象,进行了下击暴流作用下的刚性模型风洞试验.利用冲击射流装置模拟下击暴流,分析了典型径向位置处建筑表面平均和脉动风压系数分布特征,研究了建筑风压系数、体型系数及气动力特征随径向距离(r)的变化规律.结果表明:低矮建筑在下击暴流作用下,迎风面受到正向风压的作用,屋面、背风面及侧面受到负压作用;当建筑的径向距离大于喷口直径(Djet),即r>1.0Djet时,建筑中心线处风压值的大小都随着r的增大而减小;当0.5Djet相似文献   

半月拱形大跨度屋盖的风荷载干扰效应研究

以某半月拱形大跨度屋盖体育场为背景,采用刚性模型的风洞试验和上、下表面同时测压技术,对该体育场屋盖上、下表面的风荷载进行了研究。通过在屋盖上、下表面布置测点,获得不同风向角时屋盖上、下表面各测点的风压系数。对比分析了在有、无上游建筑物遮挡时屋盖表面的综合风压,以及上游建筑物对该体育场屋盖上、下表面风压的影响。研究结果表明:体育场屋盖的风荷载主要以向上的风吸力为主,屋盖迎风支座处正压较大,最大风压系数达1.4,悬挑处负压较大,最大负风压系数达-2.0。在不同风向角下,上游建筑物对屋盖表面风荷载的干扰效应有所不同,在60°风向角下,干扰效应最为明显。     

高层建筑屋顶广告牌风压分布特性

通过对广告牌沿高层建筑屋顶单边布置、邻边布置、三边布置及四周布置这4种方式的刚性模型测压试验,测量了广告牌面板表面风压,研究了其分布规律,讨论了面板表面典型测点脉动风压的频域特性.结果表明:来流方向与广告牌面板表面斜交时,不同布置方式的广告牌面板表面平均风压系数及脉动风压系数均比较大,并且面板边缘附近的数值要比面板内部区域大;不同布置方式的广告牌面板表面极值风压系数分布不同,单边布置时出现最大极值风压,而四周布置时极值风压最小;对于由多块面板组成的屋顶广告牌,相邻面板之间出现气动干扰.     

典型低矮双坡房屋并列布置平均风压干扰效应的风洞试验研究

采用同步测压技术对华南沿海地区大量存在的低矮双坡房屋进行刚性模型风洞试验,考虑并列布置工况风荷载的干扰效应并用体形系数 来描述房屋表面在各个工况下的平均风压系数。结果显示：领近施扰建筑的屋面及纵墙的体形系数随干扰间距的变化明显,表现为随着间距的增大先增大后减小。在间距分别为0.5m和1m时取得最大值。而施扰建筑的有无以及干扰间距的变化对远离施扰建筑的屋面纵体以及迎背风山墙的体型系数基本无影响,其值在各个工况下基本保持稳定。     

旋转作用下水平轴风力机气动性能分析

为研究水平轴风力机在大气边界层近地面非定常来流作用下气动耦合特性,建立基于剪切应力传输(SST)湍流模型的计算流体力学(CFD)模型和静力结构模型。为模拟风轮在近地面的气动状态,通过单向流固耦合方法对流场均匀入流风速和旋转效应作用下不同工况进行数值耦合计算,求解风力机流场中的速度场、压力场、结构响应状态以及输出功率,分析对比流场不同方向风力机周围速度变化、表面压力分布、结构应力应变规律、整体变形情况和功率变化。结果表明：在均匀来流和旋转共同作用下,流速和压力主要沿风轮径向变化,沿叶片展向至叶尖速度逐渐增大；整机结构附近有明显的气流扰动变化；停机工况和旋转工况(考虑旋转效应)塔影效应干扰下叶片变形在上下风区波动较大；入流风速大小对风力机输出功率有显著影响。     

低矮双坡屋面房屋风干扰效应的数值模拟分析

采用CFD数值模拟方法探讨了常见的两栋相同的双坡屋面轻钢厂房前后布置时,在不同距离不同风向角下其屋面风压的变化及影响,并与单体工况比较,获得了群体效应下低矮双坡屋面房屋的屋面风压的分布规律和特性.本文的研究可供门式钢架厂房群体建筑的抗风设计作参考.