分段吹气高层建筑的减阻性能数值研究.pdfVIP

　第 28 卷 　第 4 期 空 气 动 力 学 学 报 Vol . 28 , No . 4 　 　20 10 年 8 月 ACTA AERODY NAMICA SINICA Aug . ,20 10 　 文章编号 :(20 10) 分段吹气高层建筑的减阻性能数值研究 郑朝荣 , 张耀春 ( 哈尔滨工业大学 土木工程学院 , 黑龙江 哈尔滨 150090) 摘 　要 :为减小高层建筑的风致阻力 ,改善结构的抗风性能 ,本文采用 CFD 方法研究了分段吹气高层建筑模型的 风荷载减阻性能 ,分析了侧风面和竖向开孔位置 、吹气孔高度 hi 和吹气速度 V ci 等参数对减阻性能的影响 。结果表 明:孔洞位于离侧风面前缘 3 %宽度时模型的减阻性能优于其它侧风面开孔方案 ;分段吹气模型的最佳竖向开孔位 置发生在 0 . 425m 高度处 ;保持 V ci 不变时, 增加 hi 使得模型顺风向的阻力折减系数和基底弯矩折减系数增大 ,且 风压减阻效率随 hi 的增加而减小并逐渐趋近于 1. 0 ;当吹气流量或顺风向吹气动量不变时 ,分段吹气模型的风压 减阻效率均不如全高吹气模型 。基于最大减阻效率和最小吹气功率比较了分段和全高吹气模型的减阻性能 ,发现 后者的减阻性能优于前者 ,然而对于某些考虑局部风压的折减 ,我们可在高层建筑中上部设置吹气装置来改善其 局部风压特性 。最后 ,拟合了减阻效率(η 和 η ) 关于吹气孔中心高度 、h 和 V 的经验公式 ,为分段吹气控制的 DR MR i ci 应用提供参考 。 关键词 :高层建筑 ;分段吹气控制 ;风荷载 ;减阻效率 ;吹气功率 中图分类号 : TU 973 . 2 13 　　　文献标识码 :A 干扰 ,从而抑制分离的发展[47 ] 。 0 　引　言 　　近年来 ,随着计算机硬件技术的发展 ,湍流模型 ( 　　过去 的五十年 中 , 风工程领域历经 了成长期 的改进和计算方法的进步 , 数值风洞技术 CFD 方 ( ) ( ) ) 和现代发展期 1980 ,得到了空前的发 法 已成为结构风工程研究中具有战略意义的发展方 展 ,结构抗风设计由过去简单直接的静力设计发展为 向 ,也是当前国际风工程研究的一个热点[ 3 ,89 ] 。CFD 考虑多学科相关 ,如气候气象学 、空气动力学 、结构动 方法在计算机上模拟结构周围的风场 ,并求解结构表 力学 、防灾工程学和可靠度等复杂静动力设计 问 面的风荷载 。与风洞试验相比,它不但能节约成本 、 题[ 12 ] 。顾明教授曾回顾和评述了结构风工程学科的 缩短试验周期 ,而且可以获得非常详尽的信息 ,有助 历史及其近 20 年的进展 ,提出了七类土木结构风工 于研究问题的本质和机理 。 [ 3 ] 程学科的关键科学问题及