横风环境下方形建筑迎风面雨滴收集率特性分析

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作者 许晨豪 皮思源 +2 位作者 胡姝瑶 蒋崇文 李椿萱 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3507-3520,共14页

现有建筑风驱雨研究主要关注不同环境和建筑外形条件下,建筑表面风驱雨量的分布结果,但缺乏对风驱雨量分布产生原因的分析。利用有限区域计算方法,对典型条件下方形建筑迎风面收集率分布进行计算,分析了雨滴轨迹包络区域的变化规律,说... 现有建筑风驱雨研究主要关注不同环境和建筑外形条件下,建筑表面风驱雨量的分布结果,但缺乏对风驱雨量分布产生原因的分析。利用有限区域计算方法,对典型条件下方形建筑迎风面收集率分布进行计算,分析了雨滴轨迹包络区域的变化规律,说明了收集率分布的产生原因。结果表明,从轨迹起点平面至终点平面,轨迹包络区域存在拉伸和扭转2种效应。在风向角为0°、参考风速为10 m/s时,高度和宽度方向拉伸率均呈现“上小下大”、“两侧小中间大”的特点。高度方向边界扭转角呈现从中间到两侧逐渐增大的趋势,宽度方向边界扭转角呈现从角点到中间区域逐渐减小的趋势。随参考风速增大,高度方向拉伸率由正变负,宽度方向拉伸率逐渐减小,高度方向扭转角在靠近地面区域逐渐增大、在建筑上部逐渐减小,宽度方向扭转角在靠近建筑顶部区域逐渐增大、在建筑下部逐渐减小。风向角为30°时,从上风侧到下风侧,高度方向拉伸率、高度和宽度边界扭转角均逐渐增大,宽度方向拉伸率则从两侧到中间逐渐增大。研究结果为分析建筑外形对收集率分布的影响和建筑防雨结构设计提供了进一步的理论依据。 展开更多

关键词 风驱雨 收集率 拉伸效应 扭转效应 数值模拟

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输电塔风雨荷载特性的CFD数值模拟

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作者 荣卫涛 王振国 +3 位作者 姜文东 徐枫 段忠东 欧进萍 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1115-1125,共11页

本文基于欧拉多相流方法研究了输电塔表面的风雨荷载分布特性。首先基于现有某风驱雨实测模型建立CFD数值模型,基于欧拉多相流模型模拟获得结构表面雨滴抓取率,将模拟结果与现有实测数据进行对比,验证本文模拟结果的准确性。以某106.6 ... 本文基于欧拉多相流方法研究了输电塔表面的风雨荷载分布特性。首先基于现有某风驱雨实测模型建立CFD数值模型,基于欧拉多相流模型模拟获得结构表面雨滴抓取率,将模拟结果与现有实测数据进行对比,验证本文模拟结果的准确性。以某106.6 m高的钢管输电塔为例,基于输电塔结构特性将整塔沿高度分段,建立精细化输电塔CFD模型。采用SST k-ω湍流模型模拟输电塔周围的流场,获得各塔段阻力系数,将模拟结果与现有规范进行对比验证风场模拟的准确性。雨相基于欧拉多相流通过Fluent的用户自定义函数(UDF)求解。选择合适的雨滴谱和雨滴粒径,求得不同粒径雨滴在计算域入口处的末速度和体积分数,模拟获得雨滴冲击壁面时的速度和体积分数,进而求得模型壁面抓取率和风驱雨荷载。结果表明:本模拟所得雨荷载与公式方法所得结果吻合较好,输电塔的风驱雨荷载随着降雨强度增大而增大。当降雨强度为709 mm/h时,输电塔各段顺风向雨荷载的最大值为风荷载的5.1%。 展开更多

关键词 输电塔 风驱雨 抓取率 风雨荷载 数值模拟

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建筑立面突出阳台对风驱雨分布影响的数值分析 被引量：7

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作者 王辉 邓羊晨 侯孝振 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期312-318,376-377,共7页

风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是引起建筑外墙渗水、墙体材料劣化等现象的主要潮湿源之一,其对结构的耐久性和建筑温湿性能产生了重要影响。考虑到建筑立面局部突出对WDR存在影响,结合量大面广的带突出阳台的多层建筑,采用欧拉-欧... 风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是引起建筑外墙渗水、墙体材料劣化等现象的主要潮湿源之一,其对结构的耐久性和建筑温湿性能产生了重要影响。考虑到建筑立面局部突出对WDR存在影响,结合量大面广的带突出阳台的多层建筑,采用欧拉-欧拉多相流模型对其迎风立面WDR分布特性开展模拟研究。通过模拟不同风速、雨强条件下的WDR场,分析掌握该类建筑立面WDR分布特性及其受风速、雨强影响规律。同时,与无阳台的建筑立面WDR雨强CFD模拟结果、ISO模型预测结果进行比较。分析表明:建筑突出阳台对WDR场存在显著影响,其立面雨强分布与不带阳台建筑存在较大差异,因此无论采用何种预测方法均不能忽略突出阳台的影响。 展开更多

关键词 风驱雨 带阳台建筑 欧拉多相流 数值模拟 抓取率

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建筑立面风驱雨气动干扰特性的数值模拟研究 被引量：4

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作者 王辉 陈雨生 曹洪明 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期297-303,共7页

风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是建筑立面最主要的水分来源之一,对结构耐久性和建筑温湿性能存在重要影响。目前,WDR分布特性的研究主要针对单体布局,考虑群体布局条件下建筑立面WDR受气动干扰影响的研究仍比较缺乏,并且基于立面区... 风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是建筑立面最主要的水分来源之一,对结构耐久性和建筑温湿性能存在重要影响。目前,WDR分布特性的研究主要针对单体布局,考虑群体布局条件下建筑立面WDR受气动干扰影响的研究仍比较缺乏,并且基于立面区域性特征的WDR气动干扰研究更为缺少。基于欧拉多相流模型的CFD数值模拟方法,在利用某群布局建筑WDR实测数据验证数值方法的基础上,模拟分析某两串列布局建筑WDR场,通过对气动干扰不同影响因素的定量分析,获取不同影响因素下受扰建筑迎风面中线位置抓取率、测点抓取率比值、局部区域干扰因子的气动干扰变化规律。结果表明:受扰建筑迎风面WDR干扰效应受施扰建筑高度和风速变化影响较大,而受建筑间距和雨强变化影响相对较小。对于建筑WDR干扰研究,局部区域干扰因子能更好地反映气动干扰对立面WDR分布的影响。 展开更多

关键词 建筑风驱雨 欧拉多相流模型 气动干扰 抓取率比值 干扰因子

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群体布局下建筑风驱雨量分布的数值分析研究 被引量：5

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作者 王辉 李新俊 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期539-544,5,共8页

基于欧拉-欧拉多相流模型,以雨滴谱及雨滴降落末速度确定雨滴体积分数并构成雨相组分边界;采用Realizable k-ε湍流模型封闭求解N-S方程的新型WDR数值方法,模拟研究了单体多层、高层建筑及群体布局建筑的迎风面雨量分布特性。分析结果表... 基于欧拉-欧拉多相流模型,以雨滴谱及雨滴降落末速度确定雨滴体积分数并构成雨相组分边界;采用Realizable k-ε湍流模型封闭求解N-S方程的新型WDR数值方法,模拟研究了单体多层、高层建筑及群体布局建筑的迎风面雨量分布特性。分析结果表明:单体建筑WDR抓取率分布呈由下至上、由中间向两侧增加的规律,整体WDR抓取率随风速和雨强的增大而呈增大趋势;群体布局时,前排建筑迎风面WDR抓取率分布仍类似于单体,随间距减小而减小;后排建筑在迎风面顶端两侧仍出现较大抓取率,其值随前后间距(顺风向)减小而大致减小,随左右间距(横风向)减小而大致增大;后排建筑迎风面与前排建筑等高的两侧区域,WDR抓取率出现突增,其值随前后间距减小而增大,随左右间距减小而先增大后减小;交错布局时,后排建筑迎风面顶端拐角区域的WDR抓取率较单体增加显著。模拟分析获得的建筑迎风面雨量分布规律及布局干扰特性可为相关领域的研究与设计提供指导。 展开更多

关键词 建筑风驱雨 欧拉模型 抓取率 群体布局 建筑间距

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风阻效应对建筑立面风驱雨影响特性研究 被引量：1

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作者 王辉 孙建平 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第10期1361-1367,共7页

文章基于欧拉多相流(Eulerian multiphase,EM)模型,采用Fluent软件中的用户自定义函数(user-defined function,UDF)建立风驱雨(wind-driven rain,WDR)控制方程,模拟降雨时不同尺度建筑的稳态WDR场,分析风阻效应对建筑迎风立面WDR分布的... 文章基于欧拉多相流(Eulerian multiphase,EM)模型,采用Fluent软件中的用户自定义函数(user-defined function,UDF)建立风驱雨(wind-driven rain,WDR)控制方程,模拟降雨时不同尺度建筑的稳态WDR场,分析风阻效应对建筑迎风立面WDR分布的影响特性。研究表明:风阻效应对建筑WDR雨强有削减作用;随建筑尺度的增大,风阻效应对建筑WDR雨强的削减影响增强,且降雨强度越大,该影响随建筑尺度的变化趋势越显著。 展开更多

关键词 建筑风驱雨 风阻效应 抓取率 建筑尺度 欧拉多相流(EM)

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城市下水道清淤移动式机械手系统设计

7

作者 顾立志 牛国玲 +1 位作者 霍艳忠 郑亚青(英文审校) 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第1期12-15,共4页

设计一种可手动/远程控制的移动式清淤液压驱动机械手系统.分析其机械手机构、液压驱动与控制和可编程电器控制的功用、工作原理、组成结构,研究和设计其相关的运动学和动力学.通过可编程控制器,可实现对抓子、回转台上回转臂和升降臂... 设计一种可手动/远程控制的移动式清淤液压驱动机械手系统.分析其机械手机构、液压驱动与控制和可编程电器控制的功用、工作原理、组成结构,研究和设计其相关的运动学和动力学.通过可编程控制器,可实现对抓子、回转台上回转臂和升降臂的控制,完成清淤操作.提出抓取率的概念和抓端理想轨迹线,分析实际轨迹线及特性要求,推导出抓端运动方程,实现了作业的高效率和过程控制的自动化. 展开更多

关键词 机械手 下水道 抓取率 可编程逻辑控制器

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气动干扰对建筑立面风驱雨强影响的数值研究

8

作者 王辉 侯孝振 +1 位作者 潘竹 邓羊晨 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1235-1240,共6页

文章基于欧拉多相流模型,对高低层建筑组合布局的风驱雨(wind-driven rain,WDR)场进行模拟,考虑风向、风速及降雨强度的变化,重点分析受扰高层建筑迎风面WDR抓取率分布及变化特点,获取低层建筑对受扰高层建筑迎风面WDR的气动干扰影响规... 文章基于欧拉多相流模型,对高低层建筑组合布局的风驱雨(wind-driven rain,WDR)场进行模拟,考虑风向、风速及降雨强度的变化,重点分析受扰高层建筑迎风面WDR抓取率分布及变化特点,获取低层建筑对受扰高层建筑迎风面WDR的气动干扰影响规律。结果表明,受扰后的高层建筑迎风面WDR抓取率分布与单体建筑存在显著差异,0°风向下气动干扰影响最大,受扰高层建筑迎风面下部区域及两侧WDR雨强增大较为明显;斜风向下迎风面下部区域远风侧WDR雨强大于近风侧,与单体布局分布趋势相反。所得结论对于WDR理论研究及工程设计具有一定指导意义。 展开更多

关键词 建筑风驱雨 抓取率 风向 气动干扰 欧拉多相流

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建筑开洞对风驱雨影响特性的数值研究

9

作者 王辉 李雷 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第10期1371-1378,共8页

文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain, WDR)对建筑内部的破坏,基于欧拉-欧拉多相流模型,考虑具有恒定开孔率下的不同形状开口,即正方口、竖直口和水平口,通过模拟不同风速和雨强下的WDR场,分析开洞建筑WDR分布特性及洞口形式对WDR分布... 文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain, WDR)对建筑内部的破坏,基于欧拉-欧拉多相流模型,考虑具有恒定开孔率下的不同形状开口,即正方口、竖直口和水平口,通过模拟不同风速和雨强下的WDR场,分析开洞建筑WDR分布特性及洞口形式对WDR分布的影响规律。结果表明,洞口形式和风速的变化对开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率影响显著,只有当雨强增大到一定程度时,开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率才有显著变化。 展开更多

关键词 建筑风驱雨(WDR) 开洞建筑 数值模拟 欧拉多相流(EM) 抓取率

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串列布局下风阻效应对上游建筑立面风驱雨的影响研究

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作者 王辉 宋文慧 孙建平 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第1期89-94,共6页

文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain,WDR)分布受风阻效应的影响,对建筑立面不同部位受风阻效应影响的特性进行定量研究。基于欧拉多相流(Eulerian multiphase,EM)模型建立WDR数值模拟方法,针对前后串列建筑布局,考虑下游建筑高度和降... 文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain,WDR)分布受风阻效应的影响,对建筑立面不同部位受风阻效应影响的特性进行定量研究。基于欧拉多相流(Eulerian multiphase,EM)模型建立WDR数值模拟方法,针对前后串列建筑布局,考虑下游建筑高度和降雨强度变化,模拟分析风阻效应下上游建筑立面WDR的分布规律,获取风阻效应影响特性。结果表明,风阻效应对建筑立面WDR抓取率有显著的削减作用,且当下游建筑高度增大时,风阻效应的影响愈加明显。 展开更多

关键词 建筑风驱雨(WDR) 串列布局 风阻效应 抓取率 欧拉多相流(EM)模型

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组合布局对建筑立面风驱雨分布影响特性的数值分析 被引量：8

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作者 王辉 陈雨生 +1 位作者 曹洪明 侯孝振 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期27-34,共8页

风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是建筑外立面最主要的水分来源,为外墙材料耐久性能及建筑温湿环境的重要影响因素。目前,WDR分布特性的研究主要针对单体建筑布局,考虑群体布局条件下建筑立面WDR分布以及受布局扰动影响的研究仍比较... 风驱雨(Wind-Driven Rain,简称WDR)是建筑外立面最主要的水分来源,为外墙材料耐久性能及建筑温湿环境的重要影响因素。目前,WDR分布特性的研究主要针对单体建筑布局,考虑群体布局条件下建筑立面WDR分布以及受布局扰动影响的研究仍比较缺乏。基于欧拉多相流模型的WDR数值模拟方法,在验证方法对两建筑串列布局下较复杂WDR场具有较好模拟适用性的前提下,针对两建筑串列布局方式,考虑施扰建筑高度(h)及间距(d)变化,模拟不同工况下受扰建筑迎风面WDR分布,通过与单体布局情况进行比较,重点分析受扰建筑迎面风WDR分布特点及局部区域WDR变化规律,获取该布局变化时气动干扰对受扰建筑迎风面WDR分布的影响特性。结果表明:受扰建筑迎风面WDR分布受施扰建筑高度变化影响较大,受间距变化的影响相对较小,而局部区域干扰因子更能有效反映受扰建筑立面WDR分布的气动干扰影响。 展开更多

关键词 建筑风驱雨 欧拉多相流模型 组合布局 抓取率 气动干扰

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不同涡脱落模式下垂直轴风力机叶片的气动响应 被引量：1

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作者 郑小波 王红亮 +3 位作者 徐文浩 郜志腾 冷峻 李晔 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期26-34,I0001,共10页

为研究尾流中不同涡脱落模式下垂直轴风力机(vertical-axis wind turbine,VAWT)叶片的气动响应,基于攻角变化相似性,进行了叶片正弦俯仰振动的比拟实验。研究发现:在弦长雷诺数O(10^(5))范围内,尾流存在3种涡型结构:前缘离散涡(leading-... 为研究尾流中不同涡脱落模式下垂直轴风力机(vertical-axis wind turbine,VAWT)叶片的气动响应,基于攻角变化相似性,进行了叶片正弦俯仰振动的比拟实验。研究发现:在弦长雷诺数O(10^(5))范围内,尾流存在3种涡型结构:前缘离散涡(leading-edge vortex,LEV)、蜿蜒尾流(undulating wake,UW)和反卡门涡街(reverse von Kármán vortex street,Rv KVS);随着叶尖速比λ增大,VAWT叶片缩减频率k增大,攻角幅值α _(m)减小;叶轮叶片几何尺度比R/c较小时,在低λ产生LEV涡型的可能性较小,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较大;R/c较大时,在低λ产生LEV涡型的可能性较大,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较小。LEV涡型导致轻动态失速,造成VAWT叶片发生高频俯仰振动,但对叶轮转矩和VAWT功率影响不大。Rv KVS涡型的出现,伴随叶片升力和转矩幅值增大以及平均推力的产生,会使VAWT叶片扭矩载荷增大,也会使叶轮转矩和输出功率提升。据此提出基于VAWT的新式风墙构型,在继承Nes浮式风墙构型优点的基础上,进一步提升了功率系数和风能输出密度。 展开更多

关键词 垂直轴风力机 涡脱落模式 浮式风墙 尖速比

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不同水平扩张比和模拟渔获物对南极磷虾拖网整体形态的影响

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作者 朱美熹 唐浩 +4 位作者 刘伟 张锋 孙秋阳 许柳雄 胡夫祥 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期331-339,共9页

为了解不同工况条件下的网具形态变化,以南极磷虾捕捞船“龙腾”轮采用的四片式拖网为研究对象,基于修正的田内准则制作1/35的模型网进行循环动水槽试验,考察流速(v)、水平扩张比(L/S)和渔获物对网具(整体形态、阻力和能耗系数)的影响... 为了解不同工况条件下的网具形态变化,以南极磷虾捕捞船“龙腾”轮采用的四片式拖网为研究对象,基于修正的田内准则制作1/35的模型网进行循环动水槽试验,考察流速(v)、水平扩张比(L/S)和渔获物对网具(整体形态、阻力和能耗系数)的影响。结果表明:拖网网口形状随流速、L/S的增大呈被“压缩”趋势,当L/S=0.35、v=30 cm/s时,网口形态最佳,网囊中有或无模拟渔获物时的网口形状变化情况相似;流速一定时,网口面积随L/S的增大而增大,L/S一定时,网口面积随流速的增大而减小,在低流速、高水平扩张比条件下,有模拟渔获物时的网口面积随流速、L/S改变而变化的程度较空网时更小;网身随流速、L/S的增大同样呈被“压缩”趋势,且L/S改变时的“压缩”程度较流速更大,有模拟渔获物时的网身末端上扬现象较空网时更明显,且网身长度较空网时明显增长;流速不变时,随L/S的增大,网具阻力增加,能耗系数减小,且二者的变化程度均呈减缓态势;而L/S不变时,随流速的增大,网具阻力和能耗系数均增大,有模拟渔获物时的网具阻力与能耗系数较空网时更大,且流速越大,网具能耗系数与空网时的差异越大。研究表明,当L/S=0.35、v=3.0 kn时,可使网具以较佳作业性能运行。 展开更多

关键词 南极磷虾 拖网 形态 渔获量 水平扩张比

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基于半经验模型的建筑风驱雨研究 被引量：2

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作者 陈超 张会波 钱天达 《建筑节能（中英文）》 CAS 2021年第10期95-102,共8页

我国夏热冬冷地区降雨频繁,风驱雨(Wind-Driven Rain)是该地区建筑围护结构非常重要的湿源,对建筑围护结构的热湿性能和耐久性能具有重要影响。为评估该地区中高层建筑壁面的风驱雨强度,基于长沙市、杭州市和上海市2010-2020年的气象数... 我国夏热冬冷地区降雨频繁,风驱雨(Wind-Driven Rain)是该地区建筑围护结构非常重要的湿源,对建筑围护结构的热湿性能和耐久性能具有重要影响。为评估该地区中高层建筑壁面的风驱雨强度,基于长沙市、杭州市和上海市2010-2020年的气象数据,采用两种不同的半经验模型,分别研究每个地区典型中高层建筑壁面的WDR量和WDR抓取率。结果表明:对于单次降雨事件,采用气象数据逐时值和平均值计算壁面WDR量时,相对误差低于5%;由不同半经验模型得到的壁面WDR量和WDR抓取率的整体变化趋势一致,但不同模型间的计算结果相差3~8倍;基于逐月和逐年分析,迎风面的WDR量和WDR抓取率更高,长沙市和杭州市的北墙,以及上海市的东墙由WDR造成的湿积累更多。相应研究结果可为夏热冬冷地区建筑围护结构性能计算提供理论依据。 展开更多

关键词 夏热冬冷地区 风驱雨 WDR量 WDR抓取率 半经验模型

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