课题组高层建筑气动特性方向研究成果在期刊《Atmosphere》发表
来源: | 作者:admin | 发布时间: 100天前 | 486 次浏览 | 分享到:

       课题组的最新研究成果在期刊《Atmosphere》上发表。研究采用空间平均大涡模拟(LES)方法,进行了双子高层建筑气动性能的CFD数值分析,重点研究了切角和倒角对建筑气动性能的影响。

研究背景与方法

       在现代城市高层建筑的设计中,气动性能的研究对于提高建筑的结构安全性和舒适性至关重要。为了更好地理解建筑在风荷载作用下的气动响应,研究选择了双子高层建筑进行研究,建筑物的截面为正方形,宽高比为1:6,并以间距比为2.0的串联配置布置。切角和倒角措施仅应用于上游建筑物,修角率设定为10%。为了生成LES的湍流流入边界条件(IBC),引入了稳态平衡IBC表达式,并采用大涡模拟在Ansys Fluent中进行实现。通过与风洞实验数据对比,验证了仿真方法的有效性和求解参数的准确性。

主要研究成果

       在验证仿真方法的准确性之后,利用空气动力学系数(如风压系数)和统计数据,对不同切角和倒角措施下的气动性能进行了深入比较。研究结果表明:

  • 切角和倒角对建筑物风荷载的影响:上游建筑的切角和倒角措施会改变气流的分离位置,进而影响下游建筑物的风荷载。特别是切角措施能够有效地引导流动,减少风压和空气动力系数的峰值,尤其是在上游建筑物的前缘区域。

  • 影响机制分析:基于模拟的时间平均流场和建筑物周围的瞬时旋涡结构,进一步分析了气动性能变化的物理机制。研究发现,切角和倒角措施能够通过改变气流的剪切流扩散角度,导致分离流的重新附着方式发生变化,从而显著影响建筑物的风压分布和气动系数。

  • 上游切角效果显著:在研究的所有措施中,上游切角在降低风压和空气动力系数方面表现最为突出,其效果优于倒角处理。

结论与展望

       研究通过大涡模拟方法,深入揭示了切角和倒角措施在双子高层建筑气动性能中的作用机制,为今后高层建筑的设计提供了重要参考。研究表明,切角能够有效改善建筑在风荷载作用下的气动响应,尤其是在串联配置下,对建筑群体风荷载的影响具有显著的优化作用。未来的研究将进一步探讨不同建筑配置和风场条件下的气动性能变化,并结合实验数据验证数值模拟的普适性和可靠性,以为高层建筑的气动性能优化提供更加精准的设计依据。