台风风场实测与大跨悬挑结构风荷载雷诺数效应的多尺度研究

基本信息
批准号:51778072
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:陈伏彬
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张明亮,王中强,董国朝,胡朋,蔡虬瑞,李渊博,孙相雨,刘卓,周晋芳
关键词:
风荷载雷诺数效应台风风场现场实测大跨悬挑结构
结项摘要

In this project, combinations of three scales of field measurement, wind tunnel test and numerical simulation will be adopted to investigate wind field characteristics and wing loads on large-span cantilevered structure consider of Reynolds number effect under typhoon condition. The wind field, wind pressures and wind-induced response of the large-span cantilevered structure of Ningde sport center by a remote monitoring system, are obtained. The typhoon wind field are established based on the field measurement data and that acquired before, which is simulated in boundary layer wind tunnel, and then tests of wind load on large-span cantilevered structure and wind flow around the test model, are conducted with multiple geometrical scales and wind speeds. The wind loads on large-span cantilevered structures with different Reynolds number are carried out by Large eddy simulations with the DSRFG and a new dynamic one-equation subgrid-scale model. Meanwile, wind tunnel tests of typical model with different surface roughness and inflow turbulence are conducted to study of the influence of Reynolds number effect and investigate new methods for Reynolds number simulation. The further investigations of the influence of Reynolds number effect on wind loads on large-span cantilevered structure and the mechanism of wind-induced damage on which are carried out bases on the comparison of the results of field measurement, wind tunnel test and numerical simulation, and then the correction factors for Reynolds number effect are proposed. The research outputs of this study are expected to solve some key problems in the refinement wind-resistant design of large-span cantilevered structure. Meanwhile, the research outputs also can prove some significant references for designing other large-span structures.

本项目综合运用现场实测、风洞试验和数值模拟三种尺度研究近地边界层台风特性,及考虑雷诺数效应的大跨悬挑结构风荷载特性。以宁德市体育中心大跨悬挑屋盖为研究对象,建立基于互联网的同步远程监测系统,实时监测台风登陆时的风场、屋盖表面风压以及风致响应。基于实测的风场信息结合已有台风数据,建立台风风场模型,开展多种比例尺、多种风速条件下的大跨悬挑结构风荷载试验与流场测量试验;基于湍流风场入口模拟新技术(DSRFG)和新的亚格子模型,开展不同雷诺数条件下的大跨悬挑结构表面风荷载的大涡模拟研究;通过不同模型表面粗糙度与不同来流湍流条件下的大跨悬挑结构风荷载试验,探索实用的雷诺数模拟新方法。对比分析三种尺度结果,深入研究雷诺数效应对大跨悬挑结构风荷载的影响及风致破坏机理,并提出雷诺数修正因子。研究成果将解决大跨悬挑结构精细化抗风设计所涉及的一些关键科学问题,同时可为其它大跨结构的抗风设计提供技术支撑。

项目摘要

本项目综合运用现场实测、风洞试验和数值模拟三种尺度研究近地边界层台风特性,以及考虑雷诺数效应的大跨悬挑结构风荷载特性。开展了台风风场现场实测,获得了台风登陆时的风速、风向等时程信息,分析获得台风风场关键参数,结合主动与被动模拟技术在边界层风洞中重现了台风风场。建立了大跨结构健康监测系统,实现了多种传感器同步监测、传输、存储与管理系统,为大跨结构多点同步远程实时监测系统奠定基础。基于实测的风场信息结合已有台风数据,建立台风风场模型,开展了多种比例尺、多种风速条件下的大跨结构风荷载试验研究,评估了大跨结构风荷载及风效应特性。开展了不同雷诺数条件下的大跨悬挑结构表面风荷载的数值模拟研究,评估了雷诺数对风荷载的影响,探索了实用的雷诺数模拟新方法。对比分析三种尺度结果,深入研究雷诺数效应对大跨悬挑结构风效应的影响及风致破坏机理。研究成果将解决大跨悬挑结构精细化抗风设计所涉及的一些关键科学问题。同时可为其它大跨结构的抗风设计提供技术支撑,并为荷载规范的修订提供科学依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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