下?lián)舯┝魇窃诶妆┨鞖庵袝r(shí)常發(fā)生的一種極具破壞性的極端強(qiáng)風(fēng),是對(duì)近地面區(qū)域的建筑結(jié)構(gòu)損害較大的短時(shí)局部強(qiáng)風(fēng)。自研究學(xué)者從氣象學(xué)角度定義下?lián)舯┝饕詠?lái),國(guó)內(nèi)外已有很多關(guān)于高聳結(jié)構(gòu)、輸電塔等遭受下?lián)舯┝鞯娘L(fēng)致破壞的報(bào)道。隨著結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域的不斷完善,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)下?lián)舯┝髡归_(kāi)了如現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、理論分析、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬等研究手段對(duì)其風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)荷載的一系列研究。以往對(duì)下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載的研究中,大多針對(duì)高層或高聳結(jié)構(gòu),對(duì)廠房等低矮型建筑研究較少;而且研究大多集中于靜止型下?lián)舯┝?然而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,風(fēng)暴中心隨著時(shí)間是移動(dòng)的。針對(duì)上述問(wèn)題,本文以單跨工業(yè)廠房為研究對(duì)象,基于風(fēng)洞試驗(yàn)、大渦模擬方法、雷諾平均法分析方法,研究徑向位置、風(fēng)向角、移動(dòng)效應(yīng)等不同參數(shù)對(duì)下?lián)舯┝髯饔孟聫S房表面風(fēng)壓的影響。主要研究工作包括以下幾個(gè)部分:(1)基于沖擊射流測(cè)壓試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究徑向距離對(duì)平屋面廠房表面風(fēng)壓的影響,研究在下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)中不同徑向位置處廠房表面風(fēng)壓分布規(guī)律。分析表明:數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比具有較好的吻合性,變化趨勢(shì)基本一致;在下?lián)舯┝髯饔孟?徑向距離對(duì)廠房表面風(fēng)壓影響較大,隨著徑向距離的增大,廠房表面平均風(fēng)壓系數(shù)有明顯衰減趨勢(shì),脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)逐漸增大;在d=0.5D_(jet)徑向位置處,廠房各表面均受正壓,其余徑向位置處,迎風(fēng)面受正壓,其余各表面受負(fù)壓。(2)建立數(shù)值風(fēng)洞,采用雷諾平均法(RANS)及大渦模擬方法(LES),考慮不同風(fēng)向角對(duì)廠房表面風(fēng)壓的影響,分析表明:0°與90°風(fēng)向角,廠房周圍流場(chǎng)較為對(duì)稱,廠房表面風(fēng)壓系數(shù)分布較為均勻,而其余風(fēng)向角,由于來(lái)流斜風(fēng)的影響,各風(fēng)向角下出現(xiàn)錐形渦旋,使得氣流分布不對(duì)稱,表面風(fēng)壓系數(shù)呈梯形分布;斜風(fēng)使得表面風(fēng)壓突變,出現(xiàn)極值不利風(fēng)壓區(qū)域,且各風(fēng)向角風(fēng)壓極值位置有所變化;風(fēng)向角的變化,使得屋檐、屋脊、山墻及墻面轉(zhuǎn)角等局部區(qū)域成為極值風(fēng)壓區(qū)域,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)風(fēng)荷載應(yīng)適當(dāng)放大。(3)基于大渦模擬,在數(shù)值風(fēng)洞中進(jìn)行考慮移動(dòng)效應(yīng)的下?lián)舯┝髯饔孟虏煌臻g位置處廠房表面風(fēng)壓特性研究。分析表明:移動(dòng)下?lián)舯┝髯饔孟聫S房表面風(fēng)壓出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化,在不同時(shí)刻及不同空間位置處,表面平均風(fēng)壓系數(shù)分布差異較大,廠房周圍流場(chǎng)特性變化顯著;當(dāng)風(fēng)暴中心位于廠房周圍時(shí),迎風(fēng)面及屋面出現(xiàn)較大風(fēng)壓,在進(jìn)行低矮建筑等圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)關(guān)注風(fēng)暴中心移動(dòng)對(duì)其表面風(fēng)壓的影響。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU312.1
【部分圖文】：

圖 1.1 強(qiáng)風(fēng)造成廠房破壞ig.1.1 Strong wind caused damage to industrial buildings圖 1.2 下?lián)舯┝鱂ig.1.2 Downburst外專家學(xué)者對(duì)下?lián)舯┝鞯难芯抗ぷ魅〉昧碎L(zhǎng)足的所引起的近地面風(fēng)場(chǎng)特性的研究。其對(duì)下?lián)舯┝?

下圖1.2 給出實(shí)際下?lián)舯┝鞯默F(xiàn)場(chǎng)照片。圖 1.1 強(qiáng)風(fēng)造成廠房破壞Fig.1.1 Strong wind caused damage to industrial buildings圖 1.2 下?lián)舯┝鱂ig.1.2 Downburst現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)下?lián)舯┝鞯难芯抗ぷ魅〉昧碎L(zhǎng)足的進(jìn)步，其主要集中于下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)所引起的近地面風(fēng)場(chǎng)特性的研究。其對(duì)下?lián)舯┝魉鸬慕ㄖY(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性研究相對(duì)較少。主要體現(xiàn)在：一方面關(guān)于下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載的研究主要集中于高層及高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究方面，對(duì)于

使得氣流與較干空氣一同升入高空；由于高空溫度降低，加之地面持續(xù)放熱開(kāi)始液化，開(kāi)始形成積云且密度增大，隨著時(shí)間推移，當(dāng)重力大于浮力時(shí)，開(kāi)速下沉，并隨之沖擊地面，向四周爆發(fā)，就產(chǎn)生了下?lián)舯┝鱗6]。Fujita[7,8]將這散的強(qiáng)風(fēng)暴定義為下?lián)舯┝�，用�?lái)說(shuō)明這種由于氣流的下沉沖擊地面并向外的破壞性強(qiáng)風(fēng)。且根據(jù)下?lián)舯┝饔绊懰匠叨鹊拇笮�，將劃分下�(lián)舯┝鲃澐譃樾问剑春晗聯(lián)舯┝骱臀⑾聯(lián)舯┝�。下�(lián)舯┝髡麄�(gè)發(fā)展的時(shí)間生命周期可分為期、成熟期和消散期[5]。Hjelmfelt[9,10]用完整的圖示指出下?lián)舯┝鞯陌l(fā)展的三段，如下圖 1.3 所示，并指出其產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間約為 13min，并通過(guò)獲取搜WS 研究計(jì)劃的資料進(jìn)行總結(jié)歸納分析，將其所得數(shù)據(jù)得到給出如圖 1.4 所示剖面示意圖，可以發(fā)現(xiàn)下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)對(duì)稱均勻分布，且在下?lián)舯┝鬏椛⑦^(guò)程中風(fēng)速剖面既包括沿徑向的水平風(fēng)剖面，也有外圍擴(kuò)散過(guò)程中形成的豎向風(fēng)剖圖中可以看出，水平風(fēng)速隨著地面高度的增加，呈先增大后減小的趨勢(shì)，而豎速?gòu)南鲁吝^(guò)程先增大，沖擊地面時(shí)，阻礙增強(qiáng)，風(fēng)速減小為零后擴(kuò)散速度再增遠(yuǎn)離風(fēng)暴中心時(shí)，豎向風(fēng)速逐漸減小。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2833886