典型溫室風荷載特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、溫室是農業(yè)設施中主要設施之一。溫室環(huán)境和結構安全性對農業(yè)經濟效益和社會效益有直接影響。隨著溫室的不斷發(fā)展，除了注重溫室環(huán)境方面的研究外，結構安全性問題越來越受到人們的重視，針對溫室結構安全性的研究也就逐步受到關注。風荷載是引起溫室設施發(fā)生破壞的常見自然災害之一，不同形式的溫室建筑對風荷載的敏感程度有很大差異，確定溫室風壓力指標是對大風災害防御和設施結構優(yōu)化設計的前提。全面掌握溫室表面風荷載分布規(guī)律，對溫室結構的安全設計以及合理選型十分必

2、要。
　　 由于我國地域廣泛并且地形地貌復雜，溫室結構選型及風荷載計算不能有統(tǒng)一標準和模式。應該因地制宜地選取合適的溫室結構形式，并結合當?shù)貧夂虻刭|條件進行科學合理的計算分析?；诋斍坝嬎銠C技術水平的快速提高，特別是計算流體動力學理論的發(fā)展完善，數(shù)值模擬技術克服了傳統(tǒng)風洞試驗工況單一、無法考慮實際結構大尺度及高雷諾數(shù)等諸多缺陷，在結構風荷載特性研究中顯示出獨特的優(yōu)勢。本文首先總結了國內外溫室以及計算風工程的發(fā)展現(xiàn)狀，特別是關于溫

3、室風荷載特性方面的研究進展。在總結和分析前人研究成果的基礎上，針對幾種典型的溫室建筑風荷載特性進行數(shù)值模擬研究，通過不同工況的計算分析，探討了不同類型溫室表面風壓分布規(guī)律，為丘陵山區(qū)溫室結構選型及風荷載取值提供理論依據(jù)。
　　 本文基于CFD計算平臺Fluent軟件，對跨度分別為1跨、3跨、5跨和10跨的圓拱型、尖頂型和Venlo型三類溫室在0°、30°、60°和90°風向角情況下的表面風壓分布規(guī)律進行了模擬計算，并求得了相應的

4、風壓系數(shù)，供溫室結構設計時參考。本文主要研究內容及結論如下:
　　 (1)本次模擬研究將CFD軟件模擬與工程實踐研究相結合，以較少的費用和較短的時間獲得了有價值的研究結論，是一種經濟、有效的研究手段，CFD的優(yōu)點得到了明顯體現(xiàn)。
　　 (2)在總結前人研究的基礎上，結合我國溫室研究的實際情況，本文優(yōu)先選取了Realizablek-ε湍流模型和B類地貌作為研究的共同基礎，通過對比分析得出了在0°風向角和90°風向角下，即進

5、風方向與溫室迎風面相垂直和相切時，流動分離產生的脫落沿來流方向分布呈柱狀渦形式。進風的后方出現(xiàn)負壓情況，負壓在轉角變化大時，負壓梯度很大。
　　 (3)在同一方向角、相同風力條件下，跨度不同，溫室表面風壓力系數(shù)不同。1跨正壓和負壓都最大，3跨、5跨和10跨的要小，且這三種跨度相差不大。
　　 (4)斜風來流是最不利的來流工況，在30°和60°風向角來流情況下，圓拱型、尖頂型和Venlo型溫室屋面來流直接接觸的轉角后方形成