风荷载的CFD数值模拟：以体育场和膜结构为例PDF电子书下载

1 风荷载和计算流体力学基础 1

1.1 风荷载标准值 1

1.1.1 基本风压 1

1.1.2 风压高度变化系数 2

1.1.3 风荷载体型系数 6

1.1.4 风振系数 7

1.2 脉动风特性 7

1.2.1 脉动风速 7

1.2.2 湍流强度 8

1.2.3 湍流积分尺度 9

1.2.4 湍流相关性 9

1.2.5 湍流功率谱密度 11

1.3 计算流体力学基础 13

1.3.1 描述空气流动的控制方程 14

1.3.2 湍流模型 17

1.3.3 计算区域的离散和方程求解 23

1.4 平均风压系数和风荷载模拟典型算例 24

1.4.1 平均风压系数 24

1.4.2 风压系数模拟算例 25

2 典型体型体育场罩棚风场CFD数值模拟 29

2.1 引言 29

2.2 典型体型体育场建模 29

2.2.1 体育场体型 29

2.2.2 网格划分及边界条件处理 29

2.2.3 体育场罩棚分区标准化 31

2.3 马鞍形体育场罩棚表面风压分布 31

2.3.1 0°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布 31

2.3.2 45°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布 33

2.3.3 90°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布 34

2.4 平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布 36

2.4.1 0°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布 36

2.4.2 45°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布 37

2.4.3 90°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布 39

2.5 单侧月牙形罩棚表面风压分布 40

2.5.1 0°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布 40

2.5.2 -45°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布 41

2.5.3 -90°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布 42

2.5.4 135°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布 43

2.5.5 180°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布 44

2.6 双侧罩棚表面风压分布 45

2.6.1 0°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布 45

2.6.2 -45°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布 47

2.6.3 -90°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布 49

2.7 典型体型体育场罩棚分区风压 50

2.8 罩棚表面分区风压包络线 54

2.9 本章小结 56

3 体育场罩棚倾角及连接开缝对风荷载的影响 57

3.1 引言 57

3.2 罩棚倾角的改变对罩棚表面风压的影响 57

3.2.1 模型和罩棚倾角 57

3.2.2 不同倾角罩棚表面风压分布规律 58

3.3 看台罩棚连接开缝体型与不开缝体型风压对比 64

3.3.1 开缝体型与不开缝体型建模 64

3.3.2 风压分布对比 64

3.4 数值模拟和风洞试验的比较 67

3.5 结论 68

4 奥运网球中心赛场风荷载和风环境数值模拟实例 69

4.1 引言 69

4.2 CFD数值风洞建模 70

4.3 风压系数计算结果与分析 71

4.3.1 罩棚上表面风压分布 71

4.3.2 罩棚下表面风压分布 73

4.3.3 看台下表面风压分布 74

4.4 罩棚风荷载取值建议 74

4.5 开洞体型与封闭体型的对比 76

4.6 罩棚仰角影响 76

4.7 场内风环境模拟与评价 78

4.8 结论 79

5 典型体型单片膜结构风荷载数值模拟 80

5.1 引言 80

5.2 典型体型单片膜结构建模 80

5.3 网格划分及边界条件处理 82

5.4 单片膜风压系数模拟结果分析 82

5.4.1 单片膜分区标准化 82

5.4.2 鞍形单片膜膜面风压系数模拟分析 82

5.4.3 伞形单片膜膜面风压系数模拟分析 87

5.4.4 倒伞形单片膜膜面风压系数模拟分析 88

5.5 典型体型单片膜分区风压系数取值建议 90

5.6 本章小结 91

6 膜单元组合体型风荷载的数值模拟 93

6.1 引言 93

6.2 典型膜结构组合形式的建模 93

6.3 鞍形高低膜组合风压系数模拟分析 95

6.3.1 鞍形高低膜的标准化分区 95

6.3.2 鞍形高低膜结构风压系数分布 95

6.4 伞形组合膜结构风压系数模拟分析 101

6.4.1 伞形组合膜结构标准化分区 101

6.4.2 伞形膜组合风压系数分布 101

6.5 倒伞形组合膜结构风压系数模拟分析 113

6.5.1 倒伞形组合膜结构标准化分区 113

6.5.2 倒伞形膜组合风压系数分布 113

6.6 典型膜结构组合风压系数取值建议 124

6.7 本章小结 131

7 复杂体型膜结构的风荷载模拟实例 132

7.1 引言 132

7.2 复杂膜结构建模 132

7.3 两个复杂膜结构风压系数模拟结果分析 133

7.3.1 体育场罩棚膜风压系数模拟结果 133

7.3.2 复杂鞍形组合膜结构风压系数模拟结果分析 137

7.4 本章小结 139

参考文献 140