不同风速条件下村镇木结构建筑防火间距的数值模拟研究

目的 探究风速对木结构建筑防火间距的影响规律,为我国村镇木结构建筑火灾防治提供参考。方法 采用PyroSim火灾动态模拟软件对西南地区典型穿斗式木结构建筑的火灾发展过程进行数值模拟,探索不同风速条件下的温度、热辐射通量密度的变化规律,揭示风速对木结构建筑防火间距的影响规律。结果 数值模拟计算结果表明：当燃烧时间为600 s时,木结构建筑进入燃烧充分发展阶段,且起火房间上方处的温度和热辐射通量密度值最高。木结构建筑防火间距随着风速的增加而增加,且在风速为4 m/s时出现极大值;当风速高于4 m/s时,热量加剧扩散并导致防火间距出现降低的趋势;对于采用不同品种建筑木材建造的木结构建筑,当风速为0～5 m/s时,数值模拟计算的木结构建筑防火间距值为4.24～8.22 m。结论 综合考虑地形、地势以及大气环境等不确定因素的影响,西南地区村镇木结构建筑的防火间距应大于12 m。     

台风区建筑结构风荷载数值模拟分析

超高层建筑和大跨结构对风荷载非常敏感,通常在结构设计中会成为主控荷载.我国沿海地区的年最大风速是由台风引起,基本风速是结构抗风设计的最主要设计参量,它的推断依赖于长期的准确近地风观测资料.过去台风观测资料较少,现采用MDnte-Carlo模拟台风,可以弥补这一缺陷.文章应用Yan Meng风场模型并结合台风危险性分析方法,推算得到沿海重点城市上海地区在重现期为50 a、100 a和200 a的最大极值风速.     

大型中心城市平均风速剖面特性的风洞试验

用缩尺模型模拟了上海市同济大学四平路校区所处城市中心区域WNW方向上1.8km×8.0km范围内的真实地貌,通过对该地貌及其衍生地貌工况的风洞试验研究了城市地貌特征、远场与近场地貌的差异以及地貌起点到观测点的距离对平均风速剖面和相关风场参数的影响。结果表明,在平均风速剖面发展稳定前,梯度风高度处于不断升高中,地貌起点距观测点的距离对其影响较大;地貌特征对风剖面的影响极大;研究范围内的大城市中心地貌的地面粗糙度指数达到0.50～0.75,远大于我国现行荷载规范给出的大城市中心地貌的地面粗糙度指数值0.30。建筑结构荷载规范中大城市中心地貌的地面粗糙度指数取值有待增大。     

峡谷地形平均风速特性与加速效应

采用计算流体力学(CFD)方法建立多个数值模型,通过与风洞试验的对比分析验证了数值模拟结果的可靠性,较系统地研究并详细分析了峡谷长度、山顶间距、山脉坡度3种地貌因素对平均风加速效应的影响.结果表明:山脉顶部加速效应主要受山脉坡度的影响,在近地面内坡度越大加速效应越明显;峡谷内部加速效应受多种地貌因素影响且变化趋势较为复杂,必须考虑峡谷侧坡边界层的影响和流动的三维效应,当峡谷长度越短、山顶间距越小、山脉坡度越大时,迎风谷口处在近地面内的加速效应越明显.最后计算出典型峡谷的风压地形修正系数,并与我国建筑结构荷载规范进行对比.     

木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化

为了改善木材干燥室内部风速场的均匀性以提高干燥质量,对材堆到侧墙距离为0.30 m,风机风速分别为2.0、3.0、4.0 m/s的工况下木材干燥室内部风速场,采用Fluent进行数值模拟与分析,得到风速分布最佳时的工况。此外,在最优风速场工况下,通过改变材堆到侧墙距离(0.25、0.30、0.35 m),对试验结论进行验证。结果表明:对于顶风式木材干燥室,选择风机风速为3.0 m/s、材堆到侧墙距离0.30 m时,木材内部风速场最均匀,采用Fluent得到的模拟值与实际值相差不大。通过Fluent方法对木材干燥室内部风速场进行数值模拟,可有效优化风速场的均匀性。     

台风风场研究及其数值模拟

对近年来台风风场研究及其数值模拟方法作了论述.阐述了浮标和地面台站观测、飞机侦察、雷达卫星高空观测等台风观测手段;阐明了简易参数分析模型、定常动力学模型、非定常动力学模型、运动学模型等台风风场模型;分析了既有风场模型对我国东南、华南沿海海域台风风场模拟的适用性,又论述了基于台风内各站点、基于台风影响区域、台风全路径等极值风速预测研究手段.最后,展望了台风风场数值模拟的发展趋势和需解决的问题.     

新月形沙丘表面流场的数值模拟

利用商用CFD流体计算软件FLUENT,对新月形沙丘流场进行数值模拟,得到沙丘表面气流结构;分析了迎风坡气流加速、背风坡回流区长度与沙丘高度、来流风速之间的关系。结果表明:沙丘高度是影响迎风坡气流加速的主要因素,沙丘高度越高,迎风坡气流加速越大,而来流风速对迎风坡气流加速的影响与沙丘高度比较,是小量可以忽略不计;回流区长度与沙丘高度的比值随着高度的增加而增加。     

台风极值风速的数值模拟及分布模型

为克服台风统计样本的不足,以厦门为例,采用Batts风场模型,利用MonteCarlo数值模拟方法来拟合最大风速的极值渐进分布,拟合结果与实际较吻合.通过3种极值分布函数包括极值Ⅰ型、Ⅱ型、反向威布尔分布以及广义Parato分布(GPD)拟合结果的对比分析,得到100年重现期内极值Ⅲ型分布(即反向威布尔分布)对于厦门地区年最大风速拟合最好,而极值II型的偏差较大,并给出了厦门地区不同重现期内最佳的极值风速估算值.     

单山和双山风场特征的CFD数值模拟

采用CFD模拟方法研究单山和双山情况下三维山丘风场,研究计算模型表面粗糙度对风场的影响,计算不同坡度山体情况下单山的风场,进行两个山体左右排列情况的风场计算,分析坡度、风向角、间距对双山风场的影响.研究表明:山体的计算模型表面粗糙度增大时,山顶上方半山高度的加速效应减弱,山后尾流区的高度增加;山体横风切面的加速效应大于顺风切面,横风切面内半山以上的位置均为风速最大值区域;左右双山紧贴排列情况下,风斜吹时前山山顶的加速比大于后山山顶,风直吹的数据在两者中间.     

高层建筑屋顶风能利用的数值模拟

为了进一步有效提高屋顶风能利用的效率,在屋面之上加设一架空层,运用CFD数值模拟分析不同高度架空层对风能收集产生的影响,探讨其可行性并得出架空高度和风机安装高度最优值.研究表明:架空层的设置对增大屋顶风速有显著效果;在架空层顶板之上或之下的空间安装风力发电机,并控制架空层高度,比较分析得出合理的架空层高度和风力机的安装高度,以求达到最理想的风能利用效果.     

高层建筑周围行人高度风环境的数值模拟研究

通过数值模拟方法对某高层建筑周围的行人高度风速场进行了计算,结合当地气象台的气象风速统计资料,给出了该建筑周围舒适性风的概率直方图,对行人高度风环境的舒适性作出了评价,并对一些可能存在不舒适风问题的位置点提出了控制措施.     

高层建筑群风场的数值分析

针对高层建筑物风场和风压力的问题,采用计算流体动力学（CFD）软件对高层建筑物进行模拟,得出了单个建筑物在不同风向下的风场和风压力,并对高层建筑群进行了模拟,将其分布规律与单个建筑物进行了比较,结果表明,风在受到第一个阻碍后的区域里的漩涡分布最强烈,压力梯度最大,是最危险的受力区,在建筑群中,最靠近迎风面的建筑物所受负压最大,且建筑物之间的间距也对风场有很大影响,因此研究结果对于减少高层建筑物中大尺度的漩涡脱离区,以及降低室内噪声具有指导价值,同时也显示了CFD技术强大的分析能力及其在工程应用领域中的广阔前景。／     

关于住宅小区风环境的数值仿真

由于建筑间强烈的气动干扰,住宅小区的绕流风场异常复杂。为避免因建筑排列方式不当而导致不良风环境的出现,需要在规划阶段对风环境进行预测并优化方案。结合某一住宅小区风环境的研究,采用以k-εRNG湍流模型封闭控制微分方程的时均数值模拟方法,模拟了该小区在夏、冬季节主导风向下的绕流风场,针对风速场及风压场的模拟结果,分析评价了该小区的风环境。模拟表明,数值方法预测小区的风环境可以为优化规划方案提供科学依据。     

城市住宅小区风环境数值分析

针对某城市住宅小区建立了风环境的物理和数学模型 ,方程组进行离散 ,速度压力解耦采用 IMPLE算法 .通过大源项方法将浸没在大气中的住宅视为流体的一部分 .计算求解了两种来流角度的风环境分布 .一是来流平行于 X轴线 ,二是来流风向与 X轴成30°.两种情形都表明南方地区的穿堂风效应明显 ,可用于夏季降温 .对位于来流上游侧的建筑 (住宅 )要加强抗风压、风振能力 ;而处于下游侧的建筑 (尤其是第二种情形 )气流涡旋死角较多 ,要注意防止污染物的堆积 .研究表明 ,使用数值方法可以得出住宅小区内速度分布的详细情况 ,可对小区的风环境参数进行全面评价 ,对研究住宅小区的建筑系统节能具有一定意义     

群体建筑风环境的三维数值模拟及分析

针对城市建筑物分布对人类活动风环境评价困难问题,引入数值模拟方法。对某大学校园局部建筑物群建立三维分析模型,分别应用三维湍流κ-ε方程中Standard湍流模型、KNG湍流模型和Realizable湍流模型,计算了2m以下人类活动环境的风场,并与实际测量的建筑物风环境数值相比较,最终得到三种模型类型,均能满足工程计算精度要求;但相对而言,在建筑物拐角之处,由Realizable湍流模型计算出来的风场更能接近实际。     

基于多通道风洞实验的数值模拟研究

风洞不仅是航空航天发展的保证,也是风沙物理学研究的重要依托.对于风沙地貌、风沙环境的研究以及防护治理都有举足轻重的作用.以建设多通道风洞实验平台为背景,通过在UG中对平台进行建模,再利用商用软件ANSYS对三种不同进风口角度的风洞模型进行数值模拟分析,对比在三种不同角度情况下风洞实验段中的流体流线分布情况、流体速度矢量场分布情况及流体压力场分布情况,确定了最佳进风口角度的风洞模型,为后期建设提供了有力的技术支撑和理论基础.     

低矮带檐口曲面四坡建筑屋面风压数值模拟和抗风优化

采用Fluent软件与RNG(Re-normalization group) k-ε湍流模型,数值模拟我国东南沿海地区常见的一类带檐口低矮曲面四坡屋面的风压.重点分析了屋面坡角、风向角、檐口类型等参数对四坡屋面平均风压及周围风场的影响.研究表明,上述参数与屋面风压都密切相关.随屋面坡角增大,迎风屋檐处峰值风吸力减小,背风面风吸力增大;配置檐口可显著改变屋面子块区域的平均风压系数,从而使屋面抗风性能得到优化.     

几种建筑物模式风环境的数值模拟

本文从对几种建筑物模式的风环境进行数值模拟出发,给出了几种常见建筑模式的流场和涡量场。