龍卷風(fēng)是一種具有范圍尺度小、經(jīng)歷時間短、具有移動性、活動區(qū)域廣的自然災(zāi)害現(xiàn)象。學(xué)者們主要利用現(xiàn)場實測、理論分析、風(fēng)洞試驗與數(shù)值模擬方法對龍卷風(fēng)進行有效的研究。本文采用CFD數(shù)值模擬方法研究了移動龍卷風(fēng)風(fēng)場生成方法及其對建筑物風(fēng)荷載的影響。具體研究內(nèi)容如下:以Spencer龍卷風(fēng)實測值作為入口邊界條件,研究網(wǎng)格類型和數(shù)量、湍流模型、地表粗糙和粗糙高度等因素對龍卷風(fēng)的影響規(guī)律,從而建立了高精度的龍卷風(fēng)風(fēng)場數(shù)值模型,為下一步研究風(fēng)場演變機制和建筑物的龍卷風(fēng)荷載奠定基礎(chǔ)。在上文建立的數(shù)值模型基礎(chǔ)上,改變龍卷風(fēng)風(fēng)場的入口風(fēng)速與入射角剖面,研究其最大切向速度和核心半徑的變化規(guī)律,進而獲得在不同尺度和不同強度下的龍卷風(fēng)風(fēng)場演變機制。在EF3級靜止龍卷風(fēng)風(fēng)場中,研究位于不同徑向位置的建筑物、不同開孔形式和開孔率的建筑物、不同屋面坡度的建筑物在不同轉(zhuǎn)角下的表面風(fēng)壓系數(shù)分布和風(fēng)場的渦核心區(qū)圖、速度矢量、跡線圖,分析龍卷風(fēng)對建筑物的荷載特性與破壞機制。通過地面移動等效模擬龍卷風(fēng)風(fēng)場移動并獲得移動風(fēng)場特性,在此基礎(chǔ)上采用動網(wǎng)格技術(shù),實現(xiàn)等效移動龍卷風(fēng)對建筑物的風(fēng)荷載模擬,并將不同移動速度的龍卷風(fēng)與靜止龍卷風(fēng)引...

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-2數(shù)值模擬的模型示意圖

[44]，風(fēng)場模型設(shè)置參數(shù)見表2-1，模型示意如圖2-2所示。表2-1龍卷風(fēng)場模型參數(shù)表參數(shù)名稱尺寸(m)H1入流高度320R1入流半徑900H2對流高度800R2出流半徑300a)卷風(fēng)風(fēng)場CFD數(shù)值模型b)網(wǎng)格劃分圖2-2數(shù)值模擬的模型示意圖

圖2-18流域軸向剖面(y=0)切向風(fēng)速云圖

420240.24252.84254522.4.7風(fēng)場區(qū)域速度剖面圖由圖2-18的風(fēng)場區(qū)域軸向剖面（y=0）切向速度云圖發(fā)現(xiàn)風(fēng)場在低空區(qū)域呈對稱狀分布。圖2-19為切向速度跡線圖，可知在風(fēng)場低空區(qū)域中心處風(fēng)場存在旋渦。圖2-20為龍卷風(fēng)風(fēng)場渦結(jié)構(gòu)圖，可以明顯看出漏斗狀的....

圖2-19流域軸向剖面(y=0)切向風(fēng)速跡線圖

2.4.7風(fēng)場區(qū)域速度剖面圖由圖2-18的風(fēng)場區(qū)域軸向剖面（y=0）切向速度云圖發(fā)現(xiàn)風(fēng)場在低空區(qū)域呈對稱狀分布。圖2-19為切向速度跡線圖，可知在風(fēng)場低空區(qū)域中心處風(fēng)場存在旋渦。圖2-20為龍卷風(fēng)風(fēng)場渦結(jié)構(gòu)圖，可以明顯看出漏斗狀的單渦結(jié)構(gòu)。圖2-21給出了z=20m高度處風(fēng)速跡....

圖圖2-21z=20m高度處風(fēng)速跡線

可知在風(fēng)場低空區(qū)域中心處風(fēng)場存在旋渦。圖2-20為龍卷風(fēng)風(fēng)場渦結(jié)構(gòu)圖，可以明顯看出漏斗狀的單渦結(jié)構(gòu)。圖2-21給出了z=20m高度處風(fēng)速跡線圖，可以看出風(fēng)場由圓形周圍向中心成逆時針匯聚。圖2-22為離地不同高度處龍卷風(fēng)切向風(fēng)速剖面的餅狀圖，可以看出最大切向風(fēng)速隨著離地高度的增加而....

本文編號：3950840