球形屋顶积雪分布风洞试验研究
2021-04-17王建烁刘红波陈志华马克俭
天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2021年7期
王建烁 ,刘红波 ,陈志华 ,马克俭
(1. 天津大学建筑工程学院,天津 300072;2. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;3. 贵州大学空间结构研究中心,贵阳 550000)
风力作用下,颗粒物的运动分为 3 种:蠕移、跃移和悬移[1-2].建筑物外形会对流场产生干扰,雪粒的运动会随之变得复杂,形成风致雪漂(snow drift)现象.在一定条件下,风致雪漂现象会造成屋顶雪荷载的不均匀分布,甚至会导致建筑物倒塌.灾后发现,精确预测建筑物屋盖上积雪的分布是十分必要的. 现场实测被认为是研究风致雪漂现象最可靠的方法,但是由于现场实测边界条件的复杂和不可控性,近年来最常用的预测方法是数值模拟和风洞试验法[3].
无论是数值模拟还是风洞试验,还有许多地方需要改进和完善[4].目前已有大量学者采用不同的替代材料在常温下进行了风洞试验,并取得了宝贵的成果.Kim 等[5]、Smedley 等[6]采用碳酸氢钠模拟了建筑周边的风雪运动.李雪峰[7]、王卫华等[4,8]、Zhou等[9]、刘庆宽等[10]则采用细硅砂对不同形式的屋面上积雪重分布情况进行了试验.Isyumov 和 Mikitiuk[11]在试验过程使用麸皮替代雪粒,模拟了某建筑物顶部在不同风速下的积雪情况.Zhou 等[12]利用锯末、泡沫塑料、硅砂3 种材料对不同跨度的高低屋面模型进行了积雪侵蚀试验.上述文献中所采用的模型各不相同,但都采用了非曲面屋面模型.目前的风洞试验方法只适用于积雪的重分布模拟[13],并且难以在曲面屋面上铺设初始积雪.
球形屋顶是一……
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