双坡低矮建筑的风绕流和屋面风效应分析

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风害是我国特别是东南沿海地区的主要自然灾害。台风灾害调查表明,屋面破坏是低矮双坡屋面房屋的主要破坏形式之一。因此,准确地掌握这类房屋的风绕流及屋面风压分布规律十分重要。基于计算流体动力学(CFD),运用稳定化流体有限元方法,引入雷诺时均N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,进行带檐口双坡低矮建筑屋面风场风压的两维数值模拟与分析。对屋面坡度、檐口竖向高度和水平外伸长度等关键参数,开展双坡低矮屋面周围流场和风压分布的系列化数值计算与分析比较。研究表明,竖向檐口高度变化对屋面风压分布和风载体型系数影响较大;水平外伸檐口自身承受吸力较大,而其长度变化对屋面风压分布影响较小。竖直檐口、或同时配置竖向和水平檐口显著影响双坡屋面的风压分布和风载体型系数,屋面部分区域的负风压增大明显。采用FLUENT软件数值模拟不同风向角来风作用下,不同高宽比、不同坡度的双坡屋面的三维定常风场,分析周围流场及屋面风压系数,总结规律提炼结论以供工程设计参考。研究表明,来风风向角及屋面坡度对屋面的风压系数影响较大,较高的负压区总是出现在迎风一侧的气流分离面附近;房屋高宽比对屋面风压系数影响较小,仅在部分区域引起风压系数的较小变化。
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