大氣邊界層對(duì)建筑物數(shù)值模擬影響

采用了一種大氣邊界層自保持的方法,并基于sstk-ω湍流模型,從壓力等值線、平均風(fēng)速和湍動(dòng)能等方面,對(duì)建筑物表面風(fēng)壓進(jìn)行了研究,指出大氣邊界層自保持方法可以應(yīng)用于建筑物風(fēng)壓計(jì)算中。

基于風(fēng)洞系統(tǒng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所處的大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果表明在風(fēng)洞中采用尖劈和粗糙源組合的被動(dòng)控制方式,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)流風(fēng)場(chǎng)的模擬,其平均風(fēng)速剖面、湍流強(qiáng)度及脈動(dòng)風(fēng)功率譜密度模擬結(jié)果與規(guī)范要求一致性非常好。

通過(guò)對(duì)平板湍流邊界層進(jìn)行大渦模擬,采用擬周期邊界條件維持湍流邊界層厚度穩(wěn)定,提取速度和壓力時(shí)程作為低矮建筑繞流模擬之脈動(dòng)入流邊界條件,研究脈動(dòng)入流下的低矮建筑繞流特性。研究結(jié)果表明:入流邊界特性對(duì)網(wǎng)格變化適應(yīng)性良好,其平均速度剖面、湍流強(qiáng)度、流速頻譜特性基本符合空曠地貌風(fēng)場(chǎng)特性;脈動(dòng)入流下,建筑表面的平均風(fēng)壓系數(shù)、脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。受雷諾數(shù)及湍流強(qiáng)度的影響,流動(dòng)分離區(qū)負(fù)壓與試驗(yàn)值存在一定差別;屋蓋上分離區(qū)風(fēng)壓時(shí)程具有非高斯概率特性,尤以氣流分離較劇烈的屋蓋迎風(fēng)邊緣及屋蓋兩側(cè)風(fēng)壓的非高斯特性明顯,該特征與風(fēng)洞試驗(yàn)基本一致;受非高斯特性的影響,建議峰值因子g取4.5~5.5。

利用一個(gè)大渦模式對(duì)一個(gè)方形建筑物周?chē)臍饬鲌?chǎng)進(jìn)行了模擬,并與相應(yīng)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,對(duì)比結(jié)果表明大渦模擬方法可以精細(xì)地反映建筑物周?chē)牧鲌?chǎng)特征。在此基礎(chǔ)上,將拉格朗日隨機(jī)游動(dòng)擴(kuò)散模式與大渦模式相結(jié)合,對(duì)在受建筑物影響的氣流場(chǎng)中的大氣污染物擴(kuò)散進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果表明該方法可以很好地模擬出在建筑物影響下的氣流變形所引起的各種污染物散布情況。建筑物周?chē)臍饬鹘Y(jié)構(gòu)特性使得建筑物頂部污染源位置的細(xì)小變化可能造成建筑物周?chē)廴疚锓植夹蝿?shì)的很大不同,特別是對(duì)建筑物背風(fēng)側(cè)的空腔區(qū)內(nèi)地面污染物濃度有著很大的影響。當(dāng)排放源高度從z/h=1.05(h為建筑物高度)變化到z/h=1.25后,建筑物背風(fēng)側(cè)空腔區(qū)的地面濃度迅速下降,污染物地面濃度的高值區(qū)出現(xiàn)在空腔區(qū)后側(cè)的地面;當(dāng)排放源高度由z/h=1.25變化至z/h=1.28后,污染物基本被輸送出模擬區(qū)域,建筑物后側(cè)區(qū)域地面污染物濃度為零;當(dāng)污染源出現(xiàn)在建筑物背風(fēng)側(cè)的空腔區(qū)近地面時(shí),污染物會(huì)在局地滯留,形成地面污染物濃度的高值。

文章結(jié)合某一強(qiáng)夯工程實(shí)例,利用bim技術(shù)中midas數(shù)值軟件模擬了在強(qiáng)夯沖擊荷載作用下,產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的受力和變形影響。分析了在一定受力、變形特征的各因素,探討了強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的影響程度;提出合理的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)施工參數(shù)、強(qiáng)夯安全施工距離及有效的減振隔振措施,為今后類(lèi)似的工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒與指導(dǎo)。

為研究類(lèi)矩形盾構(gòu)施工對(duì)鄰近十字交叉梁基礎(chǔ)框架建筑物的影響,基于建筑物-土體-隧道之間的共同作用,本文采用midas/nx軟件建立類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道垂直下穿十字交叉梁基礎(chǔ)框架建筑物的三維有限元模型,考慮隧道水平位置改變和土質(zhì)條件的影響,分析建筑物受類(lèi)矩形盾構(gòu)施工影響的變形和受力規(guī)律。研究結(jié)果表明,當(dāng)隧道軸線到建筑物中軸線的水平距離l=0m時(shí),隨著隧道開(kāi)挖的進(jìn)行建筑物的沉降量增大；框架最大第一主應(yīng)力和最大剪應(yīng)變總體上增大；土質(zhì)條件改變影響較大；隨著l增大,框架的最大第一主應(yīng)力和最大剪應(yīng)變呈現(xiàn)減小趨勢(shì),建筑物產(chǎn)生向隧道一側(cè)的傾斜,l增大到一定距離后建筑物幾乎不受影響。

進(jìn)行了湄余公路某標(biāo)段換土填石基坑開(kāi)挖施工過(guò)程對(duì)鄰近建筑物的影響的數(shù)值模擬研究,并提出了相應(yīng)的地基加固措施和建議,以保證民房安全的情況下,公路換土填石順利施工。

基坑開(kāi)挖引起的近鄰建筑物沉降變形是多種因素耦合作用的結(jié)果,現(xiàn)有的計(jì)算理論很難考慮這種多因素的耦合作用。針對(duì)這一問(wèn)題,采用大型工程軟件flac-2d對(duì)土釘墻支護(hù)形式下基坑開(kāi)挖引起的近鄰建筑物沉降問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得出了一些基本結(jié)論:基坑開(kāi)挖深度較小時(shí),建筑物的絕對(duì)沉降量隨基坑開(kāi)挖深度的增加而接近線性增加,并受建筑物層數(shù)的影響較大;建筑物的不均勻沉降隨基坑開(kāi)挖深度的增加而增加,但增加量隨建筑物距基坑距離的增加而減小;建筑物的傾斜方向隨建筑物與基坑距離的增加由背離基坑方向轉(zhuǎn)變?yōu)槌蚧臃较虻取?/p>

文章結(jié)合某一強(qiáng)夯工程實(shí)例,利用bim技術(shù)中midas數(shù)值軟件模擬了在強(qiáng)夯沖擊荷載作用下,產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的受力和變形影響。分析了在一定受力、變形特征的各因素,探討了強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的影響程度;提出合理的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)施工參數(shù)、強(qiáng)夯安全施工距離及有效的減振隔振措施,為今后類(lèi)似的工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒與指導(dǎo)。

文章結(jié)合某一強(qiáng)夯工程實(shí)例,利用bim技術(shù)中midas數(shù)值軟件模擬了在強(qiáng)夯沖擊荷載作用下,產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的受力和變形影響。分析了在一定受力、變形特征的各因素,探討了強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的影響程度；提出合理的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)施工參數(shù)、強(qiáng)夯安全施工距離及有效的減振隔振措施,為今后類(lèi)似的工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒與指導(dǎo)。

湖北省武漢市某辦公樓深基坑工程利用信息化施工對(duì)周邊建筑物沉降變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),確保了基坑工程和周?chē)ㄖ锏陌踩?。利用沉降位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)基于rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位移反分析方法和有限差分?jǐn)?shù)值模擬軟件flac3d對(duì)深基坑分步開(kāi)挖與支護(hù)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)工況數(shù)值模擬計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,為同類(lèi)工程設(shè)計(jì)與施工提供參考依據(jù)。

本文運(yùn)用已建精細(xì)城市pbl模式,用拖曳力法考慮城市建筑物的影響,并以北京前三門(mén)地段板房為例,通過(guò)8個(gè)數(shù)值試驗(yàn)具體研究了建筑物對(duì)氣象場(chǎng)的影響。結(jié)果表明:前三門(mén)地段板房的有無(wú)對(duì)風(fēng)速、湍能和nox濃度的影響較明顯。有板房比沒(méi)有板房時(shí)30m處水平總風(fēng)速減少0.03～0.10m/s,湍能增大0.02～0.14m2/s2。板房對(duì)水平總風(fēng)速的影響大于0.01m/s的范圍為:迎風(fēng)向和背風(fēng)向約400～500m,側(cè)風(fēng)向約100～200m;垂直方向的影響高度約為150m,在30m高度附近影響最大。對(duì)湍流動(dòng)能的影響范圍與風(fēng)速的類(lèi)似。對(duì)nox濃度的影響以地面為最大,其影響程度及影響范圍和板房與污染源的相對(duì)位置以及板房與周?chē)ㄖ锏木嚯x有關(guān)?？傊?在高分辨的邊界層模式中,用拖曳力法考慮城市建筑物的影響是可行和必要的。

1 平板邊界層速度分布測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過(guò)零迎角平板流動(dòng)的流速測(cè)量，獲取流速沿物面法向分布。 學(xué)習(xí)總壓管測(cè)速。 實(shí)驗(yàn)裝置和儀器： （1）風(fēng)洞：回流開(kāi)口小型風(fēng)洞，試驗(yàn)段見(jiàn) 右圖，矩形有機(jī)玻璃管道中夾放一 金屬板，來(lái)流沿管道被該板分開(kāi)， 從出口流出。出口截面的靜壓為大氣 壓。 （2）偏平總壓探針頭：偏平總壓探針頭頂可 在出口截面內(nèi)水平移動(dòng)，移動(dòng)量由微分尺控制。 （3）酒精斜管壓力計(jì)：斜角θ=30o，系數(shù)k=1.0, 一頭通大氣，另一頭接總壓探頭。 實(shí)驗(yàn)原理： 測(cè)量原理，就是伯努利定理：不計(jì)重力，氣流的動(dòng)壓和靜壓之和為總壓。 設(shè)總壓為p0，則)(])()([ 2 1 )(220ypyvyuyp（1） y為探頭中心距平板的距離，u、v分別為平行于平板的流速和平板法向的流速， p為當(dāng)?shù)仂o壓，ρ為氣流的密度。 因?yàn)閍pyp)(，uv 由（1）可得 ])([2)(

基于邊界元方法對(duì)二維結(jié)構(gòu)物出水進(jìn)行數(shù)值模擬,分析該過(guò)程的水動(dòng)力問(wèn)題.模型假定流體不可壓縮,并忽略黏性;結(jié)構(gòu)物為剛體,以恒定速度垂直出水.基于拉格朗日網(wǎng)格追蹤每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和速度勢(shì)的變化,計(jì)算出水過(guò)程中的非線性自由液面.結(jié)果表明,在臨近自由表面時(shí),結(jié)構(gòu)物上方的自由液面形成一個(gè)隆起區(qū);同時(shí),結(jié)構(gòu)物受到垂直向下的水動(dòng)壓力明顯增大.

409 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(2010cb428501)和863計(jì)劃(2008aa06a415,2009aa06a41802)資助 收稿日期:2012-04-01;修回日期:2012-05-08;網(wǎng)絡(luò)出版日期:2012-10-24 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2442.n.20121024.1339.015.html 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),第49卷,第3期,2013年5月 actascientiarumnaturaliumuniversitatispekinensis,vol.49,no.3(may2013) 冷卻塔對(duì)大氣擴(kuò)散影響的數(shù)值模擬 蔡旭暉 1,?劉曉1康凌2劉新建3 1.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)系

基坑開(kāi)挖及降水引起周?chē)孛娌痪鶆虺两挡?dǎo)致周?chē)ㄖ飪A斜、開(kāi)裂等問(wèn)題,一直以來(lái)都受到人們的關(guān)注。在總結(jié)當(dāng)前地面沉降計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合具體工程實(shí)例采用彈塑性有限單元法模擬基坑支護(hù)、降水以及開(kāi)挖步驟,分析其對(duì)周?chē)孛娉两导敖ㄖ锏挠绊?。?jì)算分析結(jié)果表明,施工支護(hù)條件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)馏w影響較大,考慮降水和不考慮降水計(jì)算結(jié)果相差20mm左右,表明抽水引起的變形較大,最后提出了減少沉降的主要措施。

海洋底邊界層中實(shí)測(cè)海流的垂直分布I1余流邊界層-海洋科學(xué)

針對(duì)有限單元法模擬實(shí)際為半無(wú)限土體時(shí)有限邊界分析模型會(huì)引起較大誤差的缺點(diǎn),引入黏彈性人工邊界結(jié)合有限元數(shù)值模型以便準(zhǔn)確地描述循環(huán)動(dòng)荷載作用下地基的響應(yīng)問(wèn)題。分別采用固定邊界、黏性邊界及黏彈性邊界有限元3種方法計(jì)算了交通荷載作用下的地基響應(yīng)。通過(guò)與lamb問(wèn)題解析解對(duì)比分析表明,黏彈性邊界有限元數(shù)值模型的計(jì)算結(jié)果與解析解非常吻合,而固定邊界、黏性邊界數(shù)值模型的計(jì)算結(jié)果存在不合理現(xiàn)象。算例表明研究交通荷載作用下地基響應(yīng)時(shí),尤其是分析重復(fù)交通荷載作用下的殘余變形,宜采用黏彈性邊界有限元模型。

采用正交曲線坐標(biāo)對(duì)赤水河鰱魚(yú)溪碼頭河段計(jì)算域進(jìn)行了坐標(biāo)擬合,用有限體積法(simplec程式)對(duì)擬合坐標(biāo)系下的水流基本控制方程進(jìn)行了離散,在求解過(guò)程中采用了欠松弛技術(shù)和逐線迭代法。分析了鰱魚(yú)溪碼頭工程前后河段內(nèi)水位、比降及水流流速的變化。研究了碼頭前沿船舶泊穩(wěn)條件和碼頭工程建設(shè)對(duì)洪水位的影響,得出了在赤水河鰱魚(yú)溪彎道凹岸建港可以將岸線適當(dāng)推向河心的認(rèn)識(shí)。

以合肥市新交通大廈地鐵車(chē)站深基坑工程為依托,利用flac3d有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算軟件,對(duì)該基坑開(kāi)挖和支護(hù)的全過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)ㄖ锏某两底冃斡绊?。結(jié)果表明,新交通大廈深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑沉降影響不大。建筑沉降隨開(kāi)基坑開(kāi)挖深度的增大而增大,且沉降位移主要受基坑一、二、三層施工工況影響較大。

為解決建筑物在煤層開(kāi)采過(guò)程中受地表移動(dòng)變形影響的問(wèn)題,采用有限元分析軟件adina,選取鋼結(jié)構(gòu)建筑廠房作為研究對(duì)象,利用覆巖參數(shù)建立幾何模型,模擬采煤過(guò)程中的地表移動(dòng)對(duì)上部建筑物—鋼結(jié)構(gòu)廠房的影響.結(jié)果表明：鋼結(jié)構(gòu)廠房柱的變形主要受垂直方向變形量影響,梁受水平方向變形量影響;在運(yùn)用adina軟件模擬過(guò)程中,根據(jù)具體情況適當(dāng)簡(jiǎn)化模型,將各巖層看作厚度均勻、并且不存在斷層等造成采空區(qū)不連續(xù)的因素,得出的變形結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)值比較差距不大,可以反映工程實(shí)際,證明有限元軟件adina在模擬建筑物受開(kāi)采沉陷影響的領(lǐng)域是可行的.

采用大渦模擬(les)方法對(duì)一個(gè)由上風(fēng)低源排放的煙流在孤立建筑物周?chē)鷶U(kuò)散的現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬中,離散網(wǎng)格的尺度控制在100倍kolmogorov湍流尺度的量級(jí)以內(nèi),亞格子應(yīng)力由smagorinsky模型加以模擬,并采用了隨機(jī)數(shù)方法生成符合指定湍流特征的入流邊界條件。數(shù)值模擬結(jié)果表明:建筑物尾流區(qū)平均濃度場(chǎng)的分布和大小不僅取決于局地流場(chǎng)的影響,在很大程度上也受到因建筑物阻擋出現(xiàn)的煙流抬升和馬蹄渦對(duì)煙流的捕獲的影響。通過(guò)對(duì)比風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示:大渦模擬方法能較好地再現(xiàn)氣流繞建筑物的流動(dòng)形態(tài)和建筑物周?chē)臐舛确植?因而具有廣泛的應(yīng)用前景。