峡谷地形平均风速特性与加速效应
2017-05-09楼文娟刘萌萌李正昊章李刚卞荣
湖南大学学报·自然科学版 2016年7期
楼文娟 刘萌萌 李正昊 章李刚 卞荣
摘要:采用计算流体力学(CFD)方法建立多个数值模型,通过与风洞试验的对比分析验证了数值模拟结果的可靠性,较系统地研究并详细分析了峡谷长度、山顶间距、山脉坡度3种地貌因素对平均风加速效应的影响。结果表明:山脉顶部加速效应主要受山脉坡度的影响,在近地面内坡度越大加速效应越明显;峡谷内部加速效应受多种地貌因素影响且变化趋势较为复杂,必须考虑峡谷侧坡边界层的影响和流动的三维效应,当峡谷长度越短、山顶间距越小、山脉坡度越大时,迎风谷口处在近地面内的加速效应越明显。最后计算出典型峡谷的风压地形修正系数,并与我国建筑结构荷载规范进行对比。
关键词:峡谷;山脉;平均风速;加速效应;计算流体力学(CFD);数值模拟
中图分类号:TU973.32 文献标识码:A
两座山脉并排形成峡谷是较为常见的山区地形。当气流由空旷地区流入峡谷时,悬殊的高差为其形成了天然通道,受狭管效应影响,风速显著增大。对建设在山区中的结构物而言,这种加速效应会使风致破坏事故的出现概率升高,特别是对于风力汇聚的谷口、山顶等抗风不利区域,其所遭受的破坏程度更为严重,因此研究该类地形下的风速特性具有重大意义。
目前针对山地风场的研究大多是基于简化的二维或三维轴对称山体:国外学者Jackson等采用理论与数值计算相结合的方法,提出了适用于二维光滑低矮小山的加速效应解析算法,并通过风洞试验予以验证;……
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