导　　师： 吴玖荣

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广州大学

摘　　要： 随着科学技术的不断发展,高层建筑的高度不断增加,建筑结构特性向着更柔、更轻、阻尼更小的方向发展,受风荷载的影响更加明显,如何准确地控制建筑表面风荷载对结构安全性和舒适性的影响,为建筑结构抗风设计提供准确数据,CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟成为了最主要的研究方法之一,其中大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)是计算风工程中研究湍流运动的一种重要手段。本文针对大涡模拟的湍流入口风进行研究,采用一种线性过滤法生成各向异性的脉动风速时程,并研究CAARC标模的风荷载;同时提出流固耦合技术方案,采用较成熟的DSRFG脉动风作为入口边界进行标模的刚性和柔性工况下的风压系数、层风力功率谱的分析对比,完善数值模拟研究的方式。本文主要研究内容如下:(1)介绍了风工程、大气边界层和CFD数值模拟的基本理论和方法。本文首先对流体风的控制方程作了阐述,然后研究大气边界层风场的特性,对风场中需要考虑的平均风速、湍流强度、积分尺度和雷诺应力等参数作了详细解释;介绍大涡模拟入口风的几种重要方法和满足的运动方程,介绍了Fluent软件的操作流程。(2)提出一种线性滤波法生成入口边界湍流风速时程,详细描述了整个模拟算法的形成过程,明确了如何满足风场特性参数、时间和空间相关性的方式,提供了一种较好的随机数生成方式满足脉动风速的随机性,并通过对CAARC标准高层建筑模型进行大涡模拟分析,得到的平均风压系数与实验数据相近,得到的顺风向、横风向、扭矩层风力谱均具有较好的模拟结果,建筑周围的涡旋情况符合实际湍流风场,说明本方法得到的湍流风场较符合实际。(3)通过进行k-ε模型的非定常表面风荷载模拟,并与采用LES模型进行非定常表面风荷载的模拟结果进行对比分析,发现LES在计算结果上比k-ε模

关 键 词： 计算流体动力学 大涡模拟 线性滤波法 脉动风 流固耦合 高层建筑

领　　域： []