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龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟

俞怡恬 黄生洪 王新

俞怡恬, 黄生洪, 王新. 龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
引用本文: 俞怡恬, 黄生洪, 王新. 龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
YU Yi-tian, HUANG Sheng-hong, WANG Xin. NUMERICAL SIMULATION ON AERO-DYNAMICAL EFFECTS OF HIGH-RISE BUILDINGS IMPACTED BY TORNADOES[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
Citation: YU Yi-tian, HUANG Sheng-hong, WANG Xin. NUMERICAL SIMULATION ON AERO-DYNAMICAL EFFECTS OF HIGH-RISE BUILDINGS IMPACTED BY TORNADOES[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069

龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
基金项目: 结构风工程中的湍流模拟新方法研究项目(51378484)
详细信息
    作者简介:

    俞怡恬(1993-),女,浙江嵊州人,硕士生,主要从事计算风工程研究(E-mail:yuyitian@mail.ustc.edu.cn);王新(1987-),男,安徽宿州人,硕士生,主要从事计算风工程研究(E-mail:wangxin@mail.ustc.edu.cn).

    通讯作者: 黄生洪(1974-),男,四川简阳人,副教授,博士,主要从事空气动力学研究(E-mail:hshnpu@ustc.edu.cn).
  • 中图分类号: TU973.213

NUMERICAL SIMULATION ON AERO-DYNAMICAL EFFECTS OF HIGH-RISE BUILDINGS IMPACTED BY TORNADOES

  • 摘要: 龙卷风是一种大型气旋流动,具有很强的破坏力,是抗风减灾工程中重点防范对象之一。现有龙卷风研究多集中于低矮建筑或输电线塔等结构,对作用于城市高层建筑结构的龙卷风流动特征及气动力响应还认识不清。该文采用大涡模拟开展了龙卷风数值风场模拟,与文献提供的龙卷风风洞实验结果进行了校核,获得了实验室尺度下龙卷风冲击高层建筑的风荷载特征和规律。进一步针对全尺寸条件下F2级龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场开展模拟,分析其流场特点和气动载荷响应特征,揭示了龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场差异和气动荷载产生机理。
  • [1] 郑峰, 谢海华. 我国近30年龙卷风研究进展[J]. 气象科技, 2010, 38(3):295-299. Zheng Feng, Xie Haihua. Progress in tornado researches in china in recent 30 years[J]. Meteorological Science and Technology 2010, 38(3):295-299. (in Chinese)
    [2] Sarkar P, Haan F, Gallus Jr W, et al. A laboratory tornado simulator:comparison of laboratory, numerical and full-scale measurements[C]//10th Americas Conference on Wild Engineering. Baton Rouge, US:American Association for Wind Engineering, 2005.
    [3] Sarkar P P, Haan F L, Balaramudu V, et al. Laboratory simulation of tornado and microburst to assess wind loads on buildings[J]. American Society of Civil Engineers, 2006(201):1-10.
    [4] Zhang Y, Sarkar P, Hu H. An experimental study on wind loads acting on a high-rise building model induced by microburst-like winds[J]. Journal of Fluids and Structures, 2014, 50(1):547-564.
    [5] Maruyama T. A numerically generated tornado-like vortex by large eddy simulation[C]//Taipei, China:The Seventh Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, 2009.
    [6] 甘文举, 何益斌. Rankine涡平移模型下低层房屋龙卷风荷载的分析[J]. 四川建筑科学研究, 2009, 35(1):84-89. Gan Wenju, He Yibin. Analysis of tornado forces on low-rise buildings according to the model of transmitting rankine votex[J]. Sichuan:Sichuan Building Science 2009, 35(1):84-89. (in Chinese)
    [7] 甘文举, 何益斌, 童小龙. 龙卷风近地移动梯度对低层房屋风场影响[J]. 郑州大学学报(工业版), 2011, 32(4):22-25. Gan Wenju, He Yibin, Tong Xiaolong. Influence of near-ground translational gradient on the tornado-induced wind-field around a low-rise building[J]. Journal of Zhengzhou University (Engineering Science), 2011, 32(4):22-25. (in Chinese)
    [8] Pham V P, Tsuyoshi N, Kojiro N, Hirotoshi K. A numerical study of the effects of moving tornado-like vortex on a cube[C]//The Seventh International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications (BBAA7), Shanghai, China, 2012.
    [9] Takeshi I, Liu Z Q. Numerical study on dynamics of a tornado-like vortex with touching down by using the LES turbulence model[J]. Wind and Structures, 2014, 19(1):89-111.
    [10] Liu Z Q, Takeshi I. Study of the effects of translation and roughness on tornado-like vortices by large-eddy simulations[J]. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, 2016, 151:1-24.
    [11] Yao D, Xue H, Yin J, et al. Investigation into the formation, structure, and evolution of an EF4 tornado in east china using a high-resolution numerical simulation[J]. Journal of Meteorological Research, 2018, 32(2):157-171.
    [12] Maryam R, Horia H. Characterization of tornado-like flow fields in a new model scale wind testing chamber[J]. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, 2016, 151:107-121.
    [13] Alireza R, Partha P. Tornado-induced wind loads on a low-rise building:Influence of swirl ratio, translation speed and building parameters[J]. Engineering Structures, 2018, 167:1-12.
    [14] Cao S, Wang J, Cao J, et al. Experimental study of wind pressures acting on a cooling tower exposed to stationary tornado-like vortices[J]. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, 2015, 145:75-86.
    [15] Wang J, Cao S, Pang W, et al. Wind-load characteristics of a cooling tower exposed to a translating tornado-like vortex[J]. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, 2016, 158:26-36.
    [16] 王新, 黄生洪, 李秋胜. 龙卷风动态冲击高层建筑风荷载数值模拟[J]. 工程力学, 2016, 33(9):195-203. Wang Xin, Huang Shenghong, Li Qiusheng. Numerical simulation of dynamic impacting wind loads on high-rise building by tornado[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(9):195-203. (in Chinese)
    [17] Anindya S, Fred L H, Partha P S, et al. Transient loads on buildings in microburst and tornado winds[J]. Journal of Wind Engineeringand Industrial Aerodynamics, 2008, 96:2173-2187.
    [18] Wen Y K. Dynamic tornadic wind loads on tall buildings[J]. Journal of the Structure Division, 1975, 101(1):169-185.
    [19] Nils P V H, Günter S, Markus J. Experimental investigation on the combined effects of surface roughness and corner radius for square cylinders at high Reynolds numbers up to 1×107[J]. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, 2018, 173:14-27.
  • [1] 胡晓兵, 杨易.  基于NSRFG方法的标准地貌风场大涡模拟研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-11. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.10.0601
    [2] 李艺, 黄国庆, 程旭, 赵丽娜.  移动型下击暴流及其作用下高层建筑风荷载的数值模拟 . 工程力学, 2020, 37(3): 176-187. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0231
    [3] 田玉基, 钮亚楠, 杨庆山, 李波.  物理模拟龙卷风的风速和气压降分布特征 . 工程力学, 2020, 37(3): 66-76. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0163
    [4] 胡伟成, 杨庆山, 闫渤文, 张建.  基于谱元法的复杂地形风场大涡模拟 . 工程力学, 2018, 35(12): 7-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0663
    [5] 艾辉林, 周志勇.  超高层建筑外表面复杂装饰条的风荷载特性研究 . 工程力学, 2016, 33(8): 141-149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.01.0034
    [6] 王新, 黄生洪, 李秋胜.  龙卷风动态冲击高层建筑风荷载数值模拟 . 工程力学, 2016, 33(9): 195-203. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.02.0133
    [7] 李永贵, 李秋胜, 戴益民.  矩形截面高层建筑扭转向脉动风荷载数学模型 . 工程力学, 2015, 32(6): 177-182. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.11.1105
    [8] 刘克同, 汤爱平, 曹鹏.  桥梁气动导数的格子Boltzmann大涡模拟仿真 . 工程力学, 2015, 32(5): 111-119. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.11.1053
    [9] 陈波, 贾蕗宇, 张丽娜, 杨庆山.  单个建筑物对平屋面风荷载的干扰效应试验研究 . 工程力学, 2013, 30(12): 78-84. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.08.0588
    [10] 黄铭枫.  基于风振性能的高层建筑抗风设计优化 . 工程力学, 2013, 30(2): 240-246,253. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.08.0519
    [11] 李 启 杨庆山 朱伟亮.  湍流入口条件下建筑非定常风场的大涡模拟拟 . 工程力学, 2012, 29(12): 274-280. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0290
    [12] 刘 宏, 李庆祥.  复杂体型大跨建筑的风荷载预测与抗风设计 . 工程力学, 2011, 28(8): 160-167.
    [13] 郑朝荣;张耀春.  吸气方法在高层建筑风荷载减阻中的应用 . 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 51-056.
    [14] 张 敏, 楼文娟, 何鸽俊, 沈国辉, 陈水福.  群体高层建筑风荷载干扰效应的数值研究 . 工程力学, 2008, 25(1): 0-185.
    [15] 吕少琳, 陈水福, 李建宏, 焦燏烽.  曲壳裙房对球形高层建筑风荷载影响的数值研究 . 工程力学, 2007, 24(2): 0-119.
    [16] 顾明, 叶丰.  高层建筑风致响应和等效静力风荷载的特征 . 工程力学, 2006, 23(7): 93-98.
    [17] 苏国, 陈水福.  复杂体型高层建筑表面风压及周围风环境的数值模拟 . 工程力学, 2006, 23(8): 144-149.
    [18] 谢壮宁, 顾明, 倪振华.  任意排列三个高层建筑间顺风向动力干扰效应的试验研究 . 工程力学, 2005, 22(5): 136-141.
    [19] 黄鹏, 顾明.  高层建筑横风向动力干扰效应的试验研究 . 工程力学, 2003, 20(5): 53-58.
    [20] 叶丰, 顾明.  估算高层建筑顺风向等效风荷载和响应的简化方法 . 工程力学, 2003, 20(1): 63-67.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-21
  • 修回日期:  2019-08-09
  • 刊出日期:  2020-01-25

龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
    基金项目:  结构风工程中的湍流模拟新方法研究项目(51378484)
    作者简介:

    俞怡恬(1993-),女,浙江嵊州人,硕士生,主要从事计算风工程研究(E-mail:yuyitian@mail.ustc.edu.cn);王新(1987-),男,安徽宿州人,硕士生,主要从事计算风工程研究(E-mail:wangxin@mail.ustc.edu.cn).

    通讯作者: 黄生洪(1974-),男,四川简阳人,副教授,博士,主要从事空气动力学研究(E-mail:hshnpu@ustc.edu.cn).
  • 中图分类号: TU973.213

摘要: 龙卷风是一种大型气旋流动,具有很强的破坏力,是抗风减灾工程中重点防范对象之一。现有龙卷风研究多集中于低矮建筑或输电线塔等结构,对作用于城市高层建筑结构的龙卷风流动特征及气动力响应还认识不清。该文采用大涡模拟开展了龙卷风数值风场模拟,与文献提供的龙卷风风洞实验结果进行了校核,获得了实验室尺度下龙卷风冲击高层建筑的风荷载特征和规律。进一步针对全尺寸条件下F2级龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场开展模拟,分析其流场特点和气动载荷响应特征,揭示了龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场差异和气动荷载产生机理。

English Abstract

俞怡恬, 黄生洪, 王新. 龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
引用本文: 俞怡恬, 黄生洪, 王新. 龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
YU Yi-tian, HUANG Sheng-hong, WANG Xin. NUMERICAL SIMULATION ON AERO-DYNAMICAL EFFECTS OF HIGH-RISE BUILDINGS IMPACTED BY TORNADOES[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
Citation: YU Yi-tian, HUANG Sheng-hong, WANG Xin. NUMERICAL SIMULATION ON AERO-DYNAMICAL EFFECTS OF HIGH-RISE BUILDINGS IMPACTED BY TORNADOES[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0069
参考文献 (19)

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