相邻高层建筑表面风压的数值模拟

采用数值模拟方法对一幢由主楼和配楼组成的复杂高层建筑的表面风压进行了模拟计算,考虑了相邻一幢高层建筑对风压分布的影响。计算得到的风压值还与风洞试验值作了比较。结果表明,数值模拟较好地反映了复杂高层建筑的周围流线和表面风压的分布情况;同时,由于相邻建筑物的存在,使得原有建筑的时均流线分布尤其是涡流的数目和尺度以及建筑表面的时均风压分布均发生了较明显的改变。     

基于建筑风场数值模拟的网格层块加密法

在建筑风场的数值模拟中,当前普遍采用的离散网格多是计算前一次性布置的固定网格,通常很难适应实际流场变量的变化要求.为提高数值模拟的精度,基于结构化同位网格系统及控制容积离散微分方程的方法,将适应性网格局部加密(AMR)的思想引入到采用压力校正迭代算法的建筑风场模拟中,提出了一种半自适应的层块网格加密方法.该方法可结合误差分析对误差较大的区域网格实行自动判别并实施逐层块状加密.算例分析表明,该方法能在较高的效益下提高数值解的精度.     

近场波动的数值模拟

本文评述了近年来波源（或散射体）及其邻域内波动数值模拟的主要研究结果，着重讨论了人工边界条件这一关键问题的研究进展     

建筑风载的数值模拟及其在微机上的实现

本文以Ｒｅｙｎｏｌｄｓ时匀方程为基础，运用一种扩展ｋ－ε湍流模型对建筑物在近地区作用下的表面风压进行了数值模拟。利用ＮＤＰ ＦＯＲＴＲＡＮ优化编译器在微机上实现了三维问题的模拟计算，对模拟程序的主要模块进行了剖析。文中对－５５ｍ高矩形横截面建筑物的表面风压进行了实例计算，计算的风压值与标准ｋ－ε模型的相应值以及边界层风洞试验的测试值作了比较。     

平屋盖风压分布的数值模拟

基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对平屋面的风压分布进行了数值模拟,在此基础上系统研究了风向角、跨高比、地面粗糙度、风速等因素对屋面风压分布的影响,探讨了结构周围流场的绕流特性,最后根据屋面的结构形式及风压分布特点将屋面进行分区,给出了屋面在不同风向角下的分区风载体型系数以供工程设计参考。     

体育场环状悬挑屋盖脉动风压数值模拟

本文提出了预测悬挑屋盖上脉动风压的实用方法,用数值模拟中稳态计算得到的平均压力、平均速度和湍动能的分布计算大跨屋盖的脉动风压。以昆山体育场为例,通过数值模拟的平均压力系数、湍动能分布及脉动风压与风洞实验结果的比较,验证了用数值模拟方法预测环状悬挑屋盖脉动风压的有效性,并建议了需选用的合适湍流模型和参考点的风速。     

建筑风压数值模拟的几种并行化策略

针对四个处理机的Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行计算机系统，建立了建筑风压数值模拟问题基于ＳＩＭ－ＰＬＥＣ算法的几种并行化策略：分区并行策略、方程并行策略和双重并行策略。对各种策略的计算流程、数据通讯及并行效率等进行了分析和比较，并通过实例计算作了验证。     

低层房屋风压分布特性的模拟与分析

基于Reynolds时均N—S方程和标准κ-ε双方程封闭模型,对一类带挑檐的低层双坡屋面房屋在不同风向角下的表面风压进行了敷值模拟,模拟结果与风洞试验结果作了比较。在此基础上,根据模拟结果对房屋各表面及挑檐处的风压分布特性和规律进行了分析和计算,获得了不同风向角下各表面的风载体型系数,为该类房屋的工程抗风设计提供了依据。     

非理想爆源产生的爆炸场数值模拟

本文采用有限差分方法——TVD(Total Variation Diminishing,A. Harten,1983)格式对非理想爆源在地面上形成的二维轴对称爆炸场进行了数值模拟,数值计算值与试验结果吻合得相当好。     

多层建筑屋顶风场的数值模拟

基于计算流体动力学软件Fluent17.2,以浙江温州大学某栋带女儿墙的多层试验教学楼为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型对其进行数值模拟.通过对不同风向角下的数值模拟结果进行对比分析,探究屋顶风场与未受扰来流风场的区别,屋顶不同高度风场的差异,以及不同风向角来流情况下近屋面风场的分布特点、变化规律.结果表明:在离屋...     

两个相邻建筑物周围风环境的数值模拟

高层建筑物及其群体周围所引起的风环境问题正日益受到人们的重视。本文用数值模拟方法对两幢串列布置高层建筑周围的流场进行了模拟，讨论了建筑物高度、间距比等因素对风环境特性的影响。为了与两个相邻建筑物的流场进行比较，本文同时计算了单个建筑物周围流动的分布情况。数值模拟结果对揭示高层建筑群区域内再生风载荷的形成机理提供了一定的分析方法，为城市规划和高层建筑住宅小区设计提供了一定的理论参考和依据。     

Progresses in application of computational fluid dynamic methods to large scale wind turbine aerodynamics

The computational fluid dynamics (CFD) methods are applied to aerodynamic problems for large scale wind turbines. The progresses including the aerodynamic analyses of wind turbine profiles, numerical flow simulation of wind turbine blades, evaluation of aerodynamic performance, and multi-objective blade optimization are discussed. Based on the CFD methods, significant improvements are obtained to predict two/three dimensional aerodynamic characteristics of wind turbine airfoils and blades, and the vortical structure in their wake flows is accurately captured. Combining with a multi-objective genetic algorithm, a 1.5 MW NH-1500 optimized blade is designed with high efficiency in wind energy conversion.     

AN EXTENDED k-ε MODEL FOR NUMERICAL SIMULATION OF WIND FLOW AROUND BUILDINGS

It is assumed in this paper that for a high Reynolds number nearly homogeneouswind flow, the Reynolds stresses are uniquely related to the mean velocity gradientsand the two independent turbulent scaling parameters k and E. By applying dimensionalanalysis and owing to the Cayley-Hamilton theorem for tensors, a new turbulenceenclosure model so-called the axtended k-ε model has been developed. The coefficientsof the model expression were detemined by the wind tunnel experimental data ofhomogeneous shear turbulent flow. The model was compared with the standard k-εmodel in in composition and the prediction of the Reynold’s normal Stresses. Using thenew model the numerical simulation of wind flow around a square cross-section tallbuilding was performed. The results show that the extended k-ε model improves theprediction of wind velocities around the building the building and wind pressures on the buildingenvelope.     

不同风场下TNT炸药爆炸烟云的扩散模型及特性

为获取不同风场下TNT爆炸烟云扩散时空分布规律与高度变化模型,本文理论描述了爆炸烟云扩散过程与机理,开展了不同水平风速下烟云扩散的计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）仿真和外场时空分布实验,建立了不同水平风速下烟云高度随时间变化模型及烟云最终高度计算模型,分析了烟云扩散过程中形态、温度、密度、速度变化规律。研究结果显示：CFD方法仿真烟云分布结果与实验结果基本一致,大气稳定且无风条件下烟云高度随时间呈指数0.5的幂函数关系,最终高度与爆炸当量可拟合为指数0.47的幂函数模型;水平风会加快烟云与空气混合的速度,导致幂函数模型中指数参数随风速变大而呈线性减小规律,风速越大烟云上升速度衰减越快、上升时间越短、最终高度越低。

     

带自由表面水流与离散颗粒耦合模型研究

基于考察泥沙运动的细观行为特征,采用离散单元法(DEM)模拟泥沙颗粒运动,结合带自由表面的水动力学计算模型,建立了CFD-DEM耦合数值模型。计算程序开发基于Fortran语言来实现。耦合模型中实现了硬球模型和软球模型两种颗粒碰撞模型,应用范围较广。作为自由表面水流与泥沙颗粒流数值模型的初步研究,在模型建立的基础上,对模型做了基本的验证。分别通过单颗粒静水沉降和混合颗粒群分选两个计算工况,验证了模型的正确性及模拟精度。该耦合模型可进一步丰富带自由表面水流条件下泥沙运动的研究手段。