龍卷風風場及其對建筑物風荷載影響的數(shù)值模擬.pdf

1、全球因風所造成的災害和損失日益嚴重。據(jù)國內外統(tǒng)計資料表明，在所有自然災害中，因風所造成的災害和損失居各種災害之首。對于跨度大，柔性大，自重輕的建筑，風荷載往往是結構設計非常的重要因素。許多研究者對臺風、暴流等極端風進行了大量的分析，而對于龍卷風這方面的研究還甚為缺乏。像核電站之類的建筑，一旦破壞將對社會帶來極大的損失和次生災害，但我國現(xiàn)階段建筑設計規(guī)范在龍卷風對結構的影響方面沒有給出具體的要求和方法，缺乏指導性和可操作性。因此，研究龍卷

2、風對建筑物的影響顯得至關重要。
　　本文基于渦旋的理論知識對龍卷風風場進行分析，然后采用數(shù)值模擬的方法，通過CFD計算軟件FLUENT6.3模擬了龍卷風風場，并對影響龍卷風風場的各種參數(shù)進行了分析，最后將建筑物加載到龍卷風風場中來研究建筑物表面風壓的分布特征。
　　本文主要從龍卷風切向速度和靜壓的分布方面研究其風場特征。同一高處沿徑向分布的切向速度對應一個最大值，該處的半徑稱為核心半徑。核心半徑處的切向速度達到最大值，而遠離

3、核心半徑切向速度會逐漸減小。此外，龍卷風的風壓和速度沿高度的變化很小。為了說明模擬的龍卷風風場的合理性，本文將數(shù)值模擬沿徑向切向風速的分布曲線與理論公式得到的曲線做了對比。
　　為了更深入地研究CFD數(shù)值模擬的龍卷風風場，文中通過對影響龍卷風風場的各種因素做了分析。通過改變龍卷風風場的幾何尺寸、入口方向和入口初始風速大小對影響龍卷風同一高度處的最大切向風速和核心半徑進行了對比分析，以求得更為合適的龍卷風發(fā)生裝置的數(shù)值模擬模型。