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000308
2023-01-16

VE0308 | 欧洲规范 圆柱形状

说明

在欧洲规范 EN 1991-1-4{%32 中引用了 [1]]]、ASCE/SEI 7-16 和 NBC 2015 等规范中规定了风荷载参数,例如风压系数 (Cp )基本形状。 重点是如何更快、更准确地计算风荷载参数,而不是按照规范中的耗时费力的复杂公式进行计算。

CFD 模拟中的重点之一是找到关于输入数据的准确且兼容的配置,例如湍流模型、风速剖面、湍流强度、边界层条件、离散化的阶数等,这些在欧洲规范中没有提到。 在当前示例中的圆柱体形状,我们推荐使用欧洲规范兼容的设置。 根据欧洲规范 EN 1991-1-4 可以得出不同雷诺数下的 Cp值。

解析解

图1中所示圆柱体的尺寸按雷诺数(Re= 2*106 )根据公式 7.15 (EN 1991-1-4)进行设计,其中b是直径,ν是材料运动粘度air (ν=15*10-6 m2/s), v(ze ) 为最大风速:

这里是使用欧洲规范的假设条件和建议设置(表 1),它们与 Cp和荷载系数值更一致:

风速 V 30 m/s
雷诺数 (公式 7.15, EN 1991-1-4) Re 2*106 <现在wiki>-
高度 l 1 m
直径 D 1 m
最小压力/流量分离的位置(表 7.12, EN 1991-1-4) αmin/αA 80/120
最小压力系数值 (表 7.12,EN 1991-1-4) Cp0,min -1.9 <现在wiki>-
基准压力系数 (表 7.12, EN 1991-1-4) Cp0,h -0.7 <现在wiki>-
密实度比 (公式 7.28, EN 1991-1-4) φ 1 <现在wiki>-
有效长细比 (表 7.16, EN 1991-1-4) λ 1 <现在wiki>-
末端效应系数(图 7.36 - 公式 7.17, EN 1991-1-4) ψλ - ψλa 0.6-(0.6-1) <现在wiki>-
力系数 (图 7.28, EN 1991-1-4) Cf,0 0,55 <现在wiki>-
空气密度 ρ 1.25 公斤/立方米
湍流模型 稳态 RANS k-ω SST <现在wiki>- <现在wiki>-
运动粘度 (公式 7.15, EN 1991-1-4) ν 1.5*10-5 平方米/秒
方案顺序 第二 - <现在wiki>-
剩余目标值 10-5 - <现在wiki>-
残差类型 压强 - <现在wiki>-
最小迭代数目 800 - <现在wiki>-
边界层 NL 10 <现在wiki>-
墙功能类型 增强/混合 - <现在wiki>-
湍流强度(最佳拟合) i 7.5%-15% <现在wiki>-

结果输出

最后,在湍流强度为 7.5% 时的 Cp 等值线(图 2)以及在图 3 中得出的对应于不同湍流强度的曲线,其中 I=7.5% 时预测的平均风压系数更好。 另一个准则(表2中的力系数 Cf,0 )可以根据欧洲规范 EN 1991-1-4 中的图 7.28 得到,其值 15% 更接近于欧洲规范。

湍流强度 (%) ρ (kg/m3 ) A (m2 ) 1.00 253 1.25 30 1 0.45
5,00 226 1.25 30 1 0.40
7,50 253 1.25 30 1 0,46
10,00 257 1.25 30 1 0,46
15,00 303 1.25 30 1 0,54
20.00 328 1.25 30 1 0,58
25,00 361 1.25 30 1 0,64
欧洲规范 <现在wiki>- <现在wiki>- <现在wiki>- <现在wiki>- 0,55

此外,圆柱体模型及其推荐设置可以在这里下载:


参考
  1. 欧洲标准化委员会。 (2005)。 EN 1991-1-4 欧洲规范 1: 结构作用 - 第 1-4 部分: 一般作用-风荷载作用。