低矮房屋簡(jiǎn)化模型風(fēng)荷載的LBM數(shù)值模擬.pdf

1、各種自然災(zāi)害造成的損失中風(fēng)災(zāi)居于首位，而其中低矮建筑物的破壞或倒塌帶來(lái)的損失則超過(guò)一半，因此研究低矮建筑物的風(fēng)壓顯得尤為重要。計(jì)算風(fēng)工程因其特有的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)下風(fēng)工程研究的熱點(diǎn)，尋求一種更高效的數(shù)值模擬方法具有實(shí)際意義。本文運(yùn)用格子玻爾茲曼方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)自行編寫(xiě)C++程序，模擬低矮房屋簡(jiǎn)化模型的風(fēng)荷載。
　　本文對(duì)傳統(tǒng)的LBM模型進(jìn)行優(yōu)化:引入不可壓格子玻爾茲曼模型，能更真實(shí)的反應(yīng)大

2、氣邊界層中的氣流流動(dòng);采用多松弛時(shí)間格式代替單松弛時(shí)間格式，程序穩(wěn)定性更高，解決了單松弛時(shí)間格式不適用于較高雷諾數(shù)的問(wèn)題;引入大渦模擬，通過(guò)亞格子雷諾數(shù)應(yīng)力體現(xiàn)小尺度渦對(duì)大尺度渦的影響;通過(guò)編寫(xiě)多線程并行程序，大大縮短LBM計(jì)算時(shí)間。前人對(duì)LBM模型僅考慮其中某種優(yōu)化方法，而本文將這幾種優(yōu)化方法同時(shí)考慮，編寫(xiě)的程序能更好地反映實(shí)際流場(chǎng)。
　　本文模擬二維圓柱繞流，對(duì)若干雷諾數(shù)下的壓力系數(shù)等流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)與傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法以

3、及風(fēng)洞試驗(yàn)方法的對(duì)比，證實(shí)了采用LBM模擬壓力的可行性。對(duì)比分別采用單松弛時(shí)間格式和多松弛時(shí)間格式的模擬結(jié)果，從而驗(yàn)證了采用多松弛時(shí)間格式對(duì)程序優(yōu)化的有效性。
　　為了解決低矮房屋雙坡屋頂?shù)那€邊界處理，本文推導(dǎo)出了雙坡屋頂邊界處理參數(shù)，采用浸入邊界處理格式，并將其成功運(yùn)用到LBM當(dāng)中，從而有效的提高了雙坡屋頂邊界處理的精度。
　　最后，運(yùn)用優(yōu)化的LBM對(duì)風(fēng)場(chǎng)中低矮房屋簡(jiǎn)化模型進(jìn)行二維數(shù)值模擬，分析了低矮房屋周?chē)恼麄€(gè)漩渦脫