雷暴冲击风风场及致太阳能烟囱风压特性研究

【摘要】：雷暴冲击风作为一种极端风场，其风速剖面和风场特性与常规大气边界层风具有显著的区别，水平风速在近地面迅速达到峰值，之后随着高度的继续增加而迅速减小，冲击风对高耸烟囱结构有极大的破坏作用。因此，关于烟囱的抗风设计需要引起重视。 本文运用Fluent软件对雷暴冲击风风场及致太阳能烟囱风压特性进行了模拟。在冲击风风场轴对称数值模拟中，研究了冲击风的风速特点及湍流强度变化特点，根据模拟结果，分析出了冲击风风场中风速最大的位置，并且建立了湍流强度随高度变化的拟合公式。 在静止冲击风风场致太阳能烟囱风压特性研究中，在冲击风的作用下，烟囱周围形成肉眼可见的涡环，得到了不同时刻不同高度烟囱表面风压的分布曲线及压力系数范围，研究表明，烟囱底部所受压力高于上部压力。 在移动冲击风风场致太阳能烟囱风压特性研究中，考虑冲击风的动态特性，利用用户自定义函数结合理论模型实现该特点，得到了风场中不同时刻不同位置的水平风速剖面、烟囱表面不同时刻不同高度处沿周向的压力系数分布曲线、烟囱表面参考点合成风速随时间变化曲线及压力随时间变化曲线，研究表明，由于冲击风移动因素，使得烟囱结构风压特性复杂化。研究结果为烟囱这种高耸结构的抗风设计提供了一定的设计依据。 【关键词】：雷暴冲击风 计算流体力学 数值模拟 用户自定义函数 风场特性 风压特性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O35
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 雷暴冲击风简介9-12
• 1.3 雷暴冲击风研究现状12-16
• 1.4 太阳能热气流发电烟囱的发展状况16-18
• 2 雷暴冲击风流场轴对称数值模拟18-40
• 2.1 轴对称流场数值模拟概述18-23
• 2.2 雷暴冲击风流场特性23-38
• 2.3 湍流强度拟合公式38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 静止雷暴冲击风作用下太阳能烟囱表面风压三维数值模拟40-53
• 3.1 三维冲击风流场数值模拟概述40-42
• 3.2 冲击风荷载下太阳能烟囱表面风压分布特性42-52
• 3.3 本章小结52-53
• 4 移动冲击风作用下太阳能烟囱风荷载三维模拟53-71
• 4.1 概述53-59
• 4.2 移动冲击风风场特性及烟囱风压特性59-69
• 4.3 本章小结69-71
• 5 结论与展望71-73
• 5.1 主要结论71-72
• 5.2 建议72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 附录79

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