Mechanism of aerodynamic control in the strong wind and its applicability to an extremely high rise building

强风下气动控制机理及其在超高层建筑中的应用

基本信息

  • 批准号:
    09555173
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose of this study is to develop the method of the reduction in wind loading on a tall building which is higher than the depth of the atmospheric boundary layer by means of modification of the corner shape of the building. First we discuss the performance for the reduction of aerodynamic forces on a type of square section cylinder due to corner-cutting and corner-rounding. Wind tunnel tests were carried out in uniform and turbulent flow. After that three-dimensional incompressible flow around a square cylinder with various corner shapes are numerically simulated by direct finite difference scheme without any turbulence model. The relation between aerodynamic force and flow structures is examined in case that the approaching flow is uniform, focusing on reattachment of the separated shear layers and vortex formation in the wake. In order to clarify the mechanism of aerodynamic force reduction in various approaching flows on the basis of the above numerical results, the surface pr … More essure characteristics acting on a two- and three- dimensional cylinders in uniform and turbulent flows are investigated by means of wind tunnel tests.Concerning the strong wind we suppose that the characteristics in the atmospheric boundary layers are quite different from those in the further upper layer. On the basis of observation data, we succeed in modeling an atmospheric boundary layer in the wind tunnel. We pay attention to the relation between the thermal stratification generated by the heaters and the turbulence generated by the blocks mounted on the floor of the wind tunnel. We confirm the validity of generated airflow and clarify the vertical structures of the atmospheric turbulence. The aerodynamic forces of a tall building model are measured in the approaching turbulent flow with thermal stratification and their characteristics are clarified. The conclusion are obtained as the available guide for wind resistant design of an extremely high rise building over the atmospheric boundary layer. Less
本研究的目的是发展一种通过改变建筑物的角部形状来减小作用在高于大气边界层深度的高层建筑物上的风荷载的方法。首先,我们讨论了一种方形截面圆柱由于切角和圆角而降低气动力的性能。在均匀流和湍流中进行了风洞试验。在此基础上,采用直接有限差分法,在不考虑湍流模型的情况下,对三维不可压流场进行了数值模拟。在均匀来流的情况下,研究了气动力与流场结构之间的关系,重点研究了分离剪切层的再附着和尾流中旋涡的形成。在上述数值计算结果的基础上,为了阐明各种来流中气动力减小的机理, ...更多信息 本文通过风洞试验研究了均匀流和紊流中作用于二维和三维圆柱体上的压力特性.对于强风,我们假定大气边界层中的压力特性与较高层中的压力特性有很大的不同.根据实测资料,我们成功地在风洞中模拟了大气边界层。我们注意到加热器产生的热分层和安装在风洞地板上的块产生的湍流之间的关系。我们证实了产生的气流的有效性,并阐明了大气湍流的垂直结构。本文测量了一高层建筑模型在有温度分层的紊流中的气动力,并阐明了其特性。所得结论对大气边界层上方超高层建筑的抗风设计具有指导意义。少

项目成果

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专利数量(0)
田村哲郎: "高精度・保存的流体計算法の耐風問題への適用性について その2 地面上の3次元角柱まわりの渦構造と空力特性" 日本建築学会構造系論文集. No.503. 37-43 (1998)
田村哲郎:《高精度保守流体计算方法在风阻问题中的应用,第2部分:地面三维棱柱周围的涡结构和空气动力学特性》日本建筑学会结构工程学报第503期。 37-43(1998)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
田村哲郎: "乱流の数値流体力学" 東京大学出版会, (1998)
田村哲郎:《湍流的计算流体动力学》东京大学出版社,(1998)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tetsuro Tamura: "Numerical prediction of unsteady pressures on a square cylinder with various corner shape" Journal of wind engineering industrial aerodynamics. 74-76. 531-542 (1998)
Tetsuro Tamura:“具有各种角形状的方形圆柱体上的非定常压力的数值预测”风工程工业空气动力学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
和田 章: "弾塑性構造物の風応答性状ならびにその予測に関する研究-提案予測手法の風速変化に対する適用性" 日本建築学会構造系論文報告集. No.493. 17-22 (1997)
和田彰:《弹塑性结构的风响应特性及其预测的研究 - 所提出的预测方法对风速变化的适用性》日本建筑学会结构工程论文报告第 493. 17-22 号(1997 年)
  • DOI:
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    0
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  • 通讯作者:
田村哲郎: "角柱まわりの複雑乱流場に対するLES適用法の提案とその課題" 土木学会論文集. No.591/I-43. 151-162 (1998)
Tetsuro Tamura:“棱镜周围复杂湍流流场的 LES 应用方法及其挑战”,日本土木工程师学会学报第 591/I-43 号(1998 年)。
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    $ 6.14万
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    $ 6.14万
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    1996
  • 资助金额:
    $ 6.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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  • 批准号:
    06555170
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 6.14万
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    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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  • 批准号:
    04454356
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 6.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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