移动型下击暴流风场及对高层建筑作用的数值模拟

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近年来,全球气候恶化,下击暴流发生的频率增高。下击暴流是爆发在近地面范围内的一种自然灾害,生命周期短、具有一定的随机性,下击暴流爆发时产生的强大气流会造成灾难性的后果。但是进行结构抗风设计时,我国现阶段的荷载规范对大气边界层风荷载进行了考虑,并没有考虑下击暴流这种极端天气,所以对下击暴流风场特性进行研究和分析很有必要。本文下击暴流的数值模拟借助于CFD软件,基于冲击射流模型和SST k-ω湍流模型。文章首先对静止型下击暴流进行三维稳态数值模拟,研究静止型下击暴流的风场特征和对距离射流中心r(28)1.0Djet处的建筑物产生的影响。然后借助于滑移网格技术进行移动型下击暴流数值模拟,对近似真实的下击暴流风场和处于下击暴流中心移动路径上的高层建筑物进行研究,得到径向风速剖面、风速时程曲线、下击暴流的整体移动对建筑物表面压力系数的影响。最后,对静止型下击暴流和移动型下击暴流的风场特征和对建筑物产生的影响进行对比。研究结果表明:下击暴流的径向风速随径向距离的增大近似线性增加,极值风速的位置出现在近地面范围内,距离射流中心r(28)1.0Djet附近,径向风速达到极值风速之后随径向距离的增大逐渐减小,这与大气边界层风的对数律变化完全不同;借助于滑移网格技术,可以很好的模拟出移动型下击暴流风场的基本特征;下击暴流的整体移动对移动方向(正方向)风速有增大效应、对负方向的径向风速有减弱效应、对建筑表面压力系数有增大效应。
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