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2024-01-16

稳态流和瞬态流

稳定流在一段时间内是恒定的。 数值计算中对简化的 Navier-Stokes 方程进行求解,然后得到压力场和速度场的结果。

当风吹过细长细长的高塔结构时,例如烟囱、摩天大楼或桅杆,可能会产生瞬态(非稳态)流。 在达到临界速度的稳定连续或低湍流风的作用下,结构后面会出现涡流脱落现象。

涡流从一侧到另一侧交替脱落。 这种有组织的涡流模式称为卡门涡街。 随着涡流的脱落,在结构的下风侧产生交替的低压区,并产生垂直于风向的脉动力,见 -shedding-and-wind-load-analysis-of-tall-buildings.html 涡旋脱落。 结果,在中等和频繁的风速下可能会发生很大的振动,结构可能会经历大量的应力循环,从而导致疲劳损伤,并且可能在没有达到承载能力极限应力的情况下确定结构失效。

漩涡脱落的周期频率也可以锁定结构的自振频率。 当这两个频率相等时,会产生共振,并且结构会在垂直于风的方向上产生较大的振动。

为了考虑涡流脱落造成的损伤,对结构设计进行瞬态风流模拟非常重要。 结构几何形状的改变可以中断相干脱落,并且与刚度调整相结合,可以最大限度地减少风效应问题。 在 RWIND Pro 中可以通过 CFD 数值计算对结构几何形状的瞬态风流和影响进行模拟,而无需进行昂贵的风洞试验。 数值模拟的好处是可以以经济高效的方式检查许多场景和设计。 [1] [2]

短暂的风荷载作用也会影响建筑物周围的小气候。 城市地区的行人风舒适性受到各种风的影响,例如隧道节流或涡流。 此外,对于这些问题的模拟,RWIND Pro 是一个合适的工具,见 https://www.dlubal.com/zh/support-and-learning/support/knowledge-base/001646 在我们的知识库中。

对于暂态流动的模拟,RWIND 2使用了一个特殊的求解器(“BlueDyMSolver”,由 CFD Support 开发),该求解器名为“疙瘩泡沫”)。

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