第1章 绪论 1
1.1 背景及目标 1
1.1.1 CFD技术的现状 1
1.1.2 CFD的用途 3
1.1.3 本书的预期目标 4
1.2 CFD在抗风设计中的作用 4
1.2.1 风洞实验与CFD技术 4
1.2.2 抗风设计与CFD应用 5
1.3 流体计算中的数学模型 6
1.4 本书的基本方针 7
1.4.1 CFD技术应用的关键问题 7
1.4.2 本书的主要内容 8
第2章 流体计算的基础知识 10
2.1 前言 10
2.2 离散化方法 10
2.2.1 空间离散化 10
2.2.2 变量设置 18
2.3 计算网格 19
2.3.1 结构化网格及非结构化网格 20
2.3.2 正交网格及边界适应网格 20
2.3.3 混合网格 21
2.4 湍流的模拟 22
2.4.1 雷诺平均湍流模型 22
2.4.2 大涡模拟（LES） 26
2.4.3 上游化处理 29
2.5 计算算法 30
2.5.1 压力求解算法 30
2.5.2 时间积分方法 31
2.5.3 定常计算方法 33
2.5.4 边界条件 33
第3章 大气边界层风特性预测 38
3.1 前言 38
3.1.1 大气边界层内的气流特性 38
3.2 粗糙地面上的气流 40
3.2.1 基于气流特性的粗糙度模拟 40
3.2.2 基于边界条件的粗糙度模拟 41
3.2.3 计算算例 43
3.3 局部地形的影响 46
3.3.1 算例说明 46
3.3.2 计算模型与计算条件 46
3.3.3 计算条件的影响 49
3.3.4 计算结果分析 51
3.3.5 计算结果处理 54
3.4 城市大气边界层流场的模拟 56
3.4.1 城市大气边界层流场 56
3.4.2 通过湍流模型模拟粗糙元 57
3.4.3 粗糙元参数 59
3.4.4 计算算例 61
第4章 风压、风力的预测 68
4.1 前言 68
4.1.1 计算方法 68
4.1.2 算例说明 69
4.1.3 风压系数 70
4.1.4 风力系数 70
4.2 基于RANS模型的风压、风力预测 71
4.2.1 计算条件 71
4.2.2 计算参数设置 73
4.2.3 计算结果的验证 77
4.3 基于LES模型的风压、风力预测 82
4.3.1 计算条件 83
4.3.2 计算参数设置 86
4.3.3 计算结果的验证 88
第5章 风振响应的预测 97
5.1 前言 97
5.2 流固耦合分析方法及其评价 97
5.2.1 流固耦合求解方法 97
5.2.2 流体基础方程式的转换 98
5.2.3 边界条件的设定 99
5.2.4 动网格的处理方法 100
5.2.5 无量纲参数 100
5.2.6 计算算例 101
5.3 高层建筑的风振响应 103
5.3.1 计算模型及计算方法 104
5.3.2 基于脉动风力的风振响应分析 108
5.3.3 基于流固耦合的风振响应分析 110
5.3.4 小结 111
5.4 不同截面建筑的气弹失稳 112
5.4.1 计算方法 112
5.4.2 二维计算中湍流模型的效果 114
5.4.3 静止时下不同边长比矩形截面的气动力特性 115
5.4.4 边长比为2及4的矩形截面上的平动涡激振及驰振 117
5.4.5 边长比为2的矩形截面上的扭转涡激振、扭转颤振 119
5.4.6 边长比5～20矩形截面的颤振分析 120
5.4.7 小结 123
5.5 动力参数对气动失稳振动的影响 123
5.5.1 采用上游化方法进行流体计算 124
5.5.2 边长比为2的长方形柱的气动失稳振动响应 125
5.6 多个建筑物的计算方法 127
第6章 设计风荷载的确定 133
6.1 前言 133
6.2 风荷载计算流程 134
6.2.1 设计风速的确定 134
6.2.2 围护结构风荷载的确定 137
6.2.3 主体结构风荷载的确定 138
6.2.4 风致振动下的舒适性评估 139
6.3 风荷载的计算 139
6.3.1 基本条件 139
6.3.2 计算方法 142
6.3.3 计算结果的比较 143
6.3.4 高层建筑风致振动下的舒适度 150
6.4 建筑抗风设计中CFD技术的应用 152
6.5 小结 153
第7章 计算算例 155
7.1 前言 155
7.2 城市街区设计风剖面的预测 155
7.2.1 算例说明 155
7.2.2 计算对象 156
7.2.3 计算方法 157
7.2.4 计算结果 157
7.2.5 小结 160
7.3 局部地形的影响 160
7.3.1 算例说明 160
7.3.2 地形 160
7.3.3 计算方法 160
7.3.4 计算结果 162
7.3.5 小结 163
7.4 穹顶屋盖的风压系数 163
7.4.1 算例说明 163
7.4.2 计算对象 164
7.4.3 计算方法 164
7.4.4 计算结果 165
7.4.5 小结 168
7.5 コ字形平面建筑物气动特性研究 168
7.5.1 算例说明 168
7.5.2 计算对象 169
7.5.3 计算方法 169
7.5.4 计算结果 171
7.5.5 小结 172
7.6 建筑断面选型 173
7.6.1 算例说明 173
7.6.2 计算对象 173
7.6.3 计算方法 173
7.6.4 计算结果 175
7.6.5 气动失稳的探讨 177
7.6.6 小结 178
第8章 结语 180
附录A RANS模型的改进 183
附录B 来流脉动风的生成 187
B.1 来流脉动风的必要性 187
B.2 基于随机理论的来流脉动风的生成 187
B.3 基于流体计算的来流脉动风的生成 189
B.4 输入来流脉动风时的注意点 191
附录C 移动边界的处理 195
C.1 前言 195
C.2 以往的数值计算方法 196
C.3 采用一般坐标系的方法 196
C.4 几何形状守恒原则 198
附录D 响应解析法 201
附录E 近期个人计算机性能介绍 205
E.1 前言 205
E.2 单机性能 205
E.3 PC群性能 205
附录F 与CFD相关的参考书 208
F.1 前言 208
F.2 CFD的解析方法 208
F.3 湍流的处理 208
F.4 计算网格的生成与可视化 208