大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法与流程

1.本发明涉及一种大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，属于建筑结构风工程领域。


背景技术：

2.自然风在经过自然地形地貌或者城市地形地貌的影响下所形成的受到影响之后的风场被称作风环境。室外风环境评估通常是以风速为标准，但目前的建筑规范并未对舒适风速区间和危险风速界限给出统一的标准，现有的建议风速都是通过现场实测、风洞试验和调查统计得到的。建筑风环境涉及行人的安全与舒适、空气健康、绿色建筑等问题，通过cfd模拟进行风环境研究有助于构建可持续的活动环境。
3.大跨屋盖结构往往作为机场、火车站、体育场等人流量密集的建筑结构形式。同时大跨屋盖结构周围地势往往平坦，在强风环境下容易出现风环境恶劣的情况，对行人造成一定的不适感。对于大跨屋盖结构周围行人高度风环境进行分析评估很有必要。
4.但现有的大跨屋盖结构周围风环境评估分析要么只进行风洞试验，要么只进行数值模拟，其结果与实际情况的拟合度未知。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是现有大跨屋盖结构周围风环境评估分析只进行风洞试验或数值模拟，造成其结果与实际情况的拟合度未知。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，包括如下步骤：
7.s1、建立屋盖模型，并在屋盖表面布置测压点；
8.s2、模拟大气边界层紊流场，通过风速测量仪测量紊流场风速，计算测量时间，并验证试验模拟的紊流场；
9.s3、将风洞试验中所获得的各测压点的压力值进行编程处理，计算获取各测压点的平均风压系数；
10.s4、选用realizable k-ε模型求解湍流模型；
11.s5、在fluent软件中对计算域的入口条件和出口条件进行设置时，将计算域的出口设置为无阻碍的完全发展出口；
12.s6、在fluent软件中设置计算域的气流进口处的风速边界层情况；
13.s7、将模型两侧和计算域顶面位置设置成为symmetry条件，模型表面设置成为wall；
14.s8、在屋盖表面上选取光滑无突变的靠近迎风面一边的一个点作为参考点，选用单精度分离式来对求解器完成计算；
15.s9、将风洞试验所测得数据换算成的平均风压系数与数值模拟结果进行比较，验证风洞试验的准确性；
16.s10、查询所在地区近五十年的10m处的最大平均风速，计算得出该地2.0m处的平均风速，同时设置进行数据处理时的流场2.0m处的最初风速，在此基础上研究所在地区结构周围的风环境情况，得到典型风向角下行人2m高度处的风速图；
17.s11、通过行人高度处风环境舒适度标准来对风速图进行评估；
18.s12、通过风速比指标来对风环境进行评估。
19.其中，上述方法中步骤s1中将屋盖结构按照几何缩尺比为1:100进行刚性模型设计，对应的试验阻塞比小于5％，屋盖模型采用有机玻璃与abs塑料制成；在屋盖表面共布置数百个测压点，在0
°
～360
°
风向角范围内每隔10
°
进行测试并采集数据，且压力测量与数据采集系统为scanvalve电子扫描阀。
20.其中，上述方法中步骤s2中采用尖劈和粗糙元装置在风洞中进行模拟，且模拟的大气边界层紊流场为gb50009-2012《建筑结构荷载规范》规定的b类紊流场，且紊流场风速的测量采用tfi眼镜蛇三维脉动风速测量仪，且测量时间与步骤s1中采样时间相等。
21.进一步，上述方法中根据时间缩尺比根据模型的几何缩尺比与风速缩尺比确定：
22.式中，t
model
为试验测量时间，t
full
为现场实测时间，b
model
为模型尺寸，b
full
为现实建筑尺寸，v
model
为试验风速，v
full
为现场五十年重现期风速，ρ
海平面
为海平面空气密度，ρ
目标地区
为目标地区空气密度；求解测量时间t
model
。
23.其中，上述方法中步骤s3中风压系数的计算公式如下：
[0024][0025]
式中，vh为模型前方来流未扰动区、相当于航站楼最大高度处的平均风速，ph为该高度处参考静压，为模型各测压点处的压力，ρ为空气密度。
[0026]
其中，上述方法中步骤s6中在fluent中通过导入提前编好的udf文件来设置计算域的气流进口处的风速边界层情况，按照风洞试验中的平均风剖面性质来确定cfd数值模拟中所生成的流场风剖面性质，其湍流动能k以及湍流耗散率ε可以由以下式子确定：
[0027]
k(z)＝1.2[i(z)
×
vz]2[0028][0029]
其中i(z)为湍流强度，可按规范求得，i
10
为10m高度名义湍流度，cu在计算时常设置为定数0.09，l为计算域进口时的特征尺度，z为测量高度，α由风场类别决定。
[0030]
进一步，上述方法中步骤s6中计算域进口时的特征尺度
[0031]
其中，上述方法中步骤s8依据simple算法来表示速度压力耦合方式，选用二阶迎风格式，而另外设置的参数是0.5，计算残差的精度应该是1
×
10-4
。
[0032]
其中，上述方法中步骤s12中风速比ri＝vi/v0；
[0033]
式中：vi为第i点位置在流场位置行人高度处的平均风速，v0为该地2.0m处的平均风速；
[0034]
且风速比与建筑体对来流方向风的阻碍成反比。
[0035]
其中，上述方法中步骤s12中计算不同风向角下风速比大于1的区域的面积，来判断该建筑行人风环境的危险风向角，并计算危险风向角下的加速度区域面积的大小，加速度区域面积为且ri为风速比，ar为加速区面积，b0为建筑面积。
[0036]
本发明的有益效果是：本方法提出试验与数值模拟相结合的方法对大跨屋盖结构周围风环境进行评估具有较高的可靠性，并提出了通过行人高度处风环境舒适度标准和风速比两种评价办法对风环境进行综合评估，可以更好地衡量各个风向角下的加速度区域面积的大小，同时使得现有的大跨屋盖结构周围风环境评估分析其结果与实际情况的拟合度更加接近，提高了现有大跨屋盖结构周围行人高度风环境分析评估的准确性。
附图说明
[0037]
图1为本发明的流程图。
[0038]
图2为本发明的数值模拟模型图。
[0039]
图3为本发明的数值模拟计算域图。
[0040]
图4为本发明的风洞试验与数值模拟数据对比图。
[0041]
图5为本发明的一角度的流场线图。
[0042]
图6为本发明的另一角度的流场线图。
[0043]
图7为本发明的0
°
角风速等值线图。
[0044]
图8为本发明的0
°
角风速比等值线图。
[0045]
图9为本发明的50
°
角风速等值线图。
[0046]
图10为本发明的50
°
角风速比等值线图。
[0047]
图11为本发明的模拟紊流场的平均风剖面和紊流度剖面图。
[0048]
图12为本发明rng k-ε模型结果示意图。
[0049]
图13为本发明的realizable k-ε模型结果示意图。
[0050]
图14为本发明的各个风向角下的加速度区域面积的大小示意图。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图对本发明进一步说明。
[0052]
如图1至图14所示，本发明的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，包括如下步骤：
[0053]
s1、建立屋盖模型，并在屋盖表面布置测压点；
[0054]
s2、模拟大气边界层紊流场，通过风速测量仪测量紊流场风速，计算测量时间，并验证试验模拟的紊流场；
[0055]
s3、将风洞试验中所获得的各测压点的压力值进行编程处理，计算获取各测压点的平均风压系数；
[0056]
s4、选用realizable k-ε模型求解湍流模型；
[0057]
s5、在fluent软件中对计算域的入口条件和出口条件进行设置时，将计算域的出口设置为无阻碍的完全发展出口；
[0058]
s6、在fluent软件中设置计算域的气流进口处的风速边界层情况；
[0059]
s7、将模型两侧和计算域顶面位置设置成为symmetry条件，模型表面设置成为wall；
[0060]
s8、在屋盖表面上选取光滑无突变的靠近迎风面一边的一个点作为参考点，选用单精度分离式来对求解器完成计算；
[0061]
s9、将风洞试验所测得数据换算成的平均风压系数与数值模拟结果进行比较，验证风洞试验的准确性；
[0062]
s10、查询所在地区近五十年的10m处的最大平均风速，计算得出该地2.0m处的平均风速，同时设置进行数据处理时的流场2.0m处的最初风速，在此基础上研究所在地区结构周围的风环境情况，得到典型风向角下行人2m高度处的风速图；
[0063]
s11、通过行人高度处风环境舒适度标准来对风速图进行评估；
[0064]
s12、通过风速比指标来对风环境进行评估。本领域技术人员能够理解的是步骤s4中这三种模型为数值模拟时的湍流模型，不同的建筑类别适用的湍流模型不一样，本发明在经过试算以后选定了realizablek-ε模型为适用的湍流模型，兼顾了模拟计算的方便性和准确性。步骤s7中壁面设置有两种，wall和symmetry在此经过试算优选以后，选择了这种设置方法，且此步骤也是在fluent软件中设置直接设置。s4至s8这几个步奏都是在fluent里面进行参数设置，顺序是对的，都是软件里的设置顺序。步骤s9中将风洞试验所测得数据换算成的平均风压系数与数值模拟结果进行比较，验证风洞试验的准确性，若试验数据与数值模拟数据吻合就可继续步骤s10；若不吻合则需返回调整试验参数或者数值模拟参数。
[0065]
优选的，上述方法中步骤s1中将屋盖结构按照几何缩尺比为1:100进行刚性模型设计，对应的试验阻塞比小于5％，屋盖模型采用有机玻璃与abs塑料制成；在屋盖表面共布置数百个测压点，在0
°
～360
°
风向角范围内每隔10
°
进行测试并采集数据，且压力测量与数据采集系统为scanvalve电子扫描阀。本领域技术人员能够理解的是，参数的选择是实际根据规范jgj/338-2014《建筑工程风洞试验方法标准》中的参数要求，从几个参数中优选得出。且实际采样频率为256hz，采样时长为60s。
[0066]
优选的，上述方法中步骤s2中采用尖劈和粗糙元装置在风洞中进行模拟，且模拟的大气边界层紊流场为gb50009-2012《建筑结构荷载规范》规定的b类紊流场，且紊流场风速的测量采用tfi眼镜蛇三维脉动风速测量仪，且测量时间与步骤s1中采样时间相等。本领域技术人员能够理解的是，实际风速仪采样频率设置为256hz，采样时长取60s。
[0067]
优选的，上述方法中根据时间缩尺比根据模型的几何缩尺比与风速缩尺比确定：
[0068]
t
model
为试验测量时间，t
full
为现场实测时间，b
model
为模型尺寸，b
full
为现实建筑尺寸，v
model
为试验风速，v
full
为现场五十年重现期风速，ρ
海平面
为海平面空气密度，ρ
目标地区
为目标地区空气密度；求解测量时间t
model
。本领域技术人员能够理解的是，由于原公式有个缺陷，即认为各地的空气密度均相等，计算时均默认建筑所处地区空气密度为海平面空气密度，但是由于机场所在的毕节地区海拔较高，空气密度较低，所以时间公式应当考虑此因素，则公式应当修改为上述公式，且根据模型比例尺优选出的测量时间，经过实际测量检验出，该采样时间60s比经过公式算出的时间(48s)更能反应实际风压情况。
[0069]
优选的，上述方法中步骤s3中风压系数的计算公式如下：
[0070][0071]
式中，vh为模型前方来流未扰动区、相当于航站楼最大高度处的平均风速，ph为该高度处参考静压，为模型各测压点处的压力，ρ为空气密度。本领域技术人员能够理解的是，本方法优选采用上述风压系数的计算公式直接得出风压系数便于后续步骤求解。通过对比屋盖上试验和数值模拟的风压系数大小，验证数值模拟方法的正确性，验证以后才利用数值模拟结果分析风环境。
[0072]
优选的，上述方法中步骤s6中在fluent中通过导入提前编好的udf文件来设置计算域的气流进口处的风速边界层情况，按照风洞试验中的平均风剖面性质来确定cfd数值模拟中所生成的流场风剖面性质，其湍流动能k以及湍流耗散率ε可以由以下式子确定：
[0073]
k(z)＝1.2[i(z)
×
vz]2[0074][0075]
式中，i(z)为湍流强度，可按规范求得，i
10
为10m高度名义湍流度，cu在计算时常设置为定数0.09，l为计算域进口时的特征尺度，z为测量高度，α由风场类别决定。本领域技术人员能够理解的是，k和ε是风剖面参数，用以设置风场特性。
[0076]
z为测量高度，α由风场类别决定，可在规范中查询得知，本专利中α取0.15
[0077]
优选的，上述方法中步骤s6中计算域进口时的特征尺度本领域技术人员能够理解的是，原参考的是日本规范但实际计算得出的数据不准确，故实际优选步骤s6中计算域进口时的特征尺度
[0078]
优选的，上述方法中步骤s8依据simple算法来表示速度压力耦合方式，选用二阶迎风格式，而另外设置的参数是0.5，计算残差的精度应该是1
×
10-4
。本领域技术人员能够理解的是，选择0.5为压力亚松弛因子，是经过几次数值模拟试算以后确定的参数。1
×
10-4
的计算残差是工作站本身性能决定的，在自己进行计算时可以根据计算机运算能力适当调整，不应大于，如果大于1
×
10-4
则有可能出现计算结果错误。而k和ε是风剖面参数，用以设置风场特性。z为测量高度，α由风场类别决定，可在规范中查询得知，本方法中α取0.15。
[0079]
优选的，上述方法中步骤s12中风速比ri＝vi/v0；
[0080]
式中：vi为第i点位置在流场位置行人高度处的平均风速，v0为该地2.0m处的平均风速；
[0081]
且风速比与建筑体对来流方向风的阻碍成反比。本领域技术人员能够理解的是，评估风速比标准，来流速度的变化过程中，行人高度所感受的风速也发生变化，所以仅仅将此次风洞试验过程中反馈的数据作为分析依据，没有太多的参考意义。旨在对建筑物周边环境的舒适性方便讨论，选取风速比ri作为舒适参数来评价风环境的优劣。风速比ri充分将
风速变化的程度充分反映出来。由其定义，风速比越小则此时v0为一个定值通常不发生改变，则vi应越小也就意味着建筑体对来流方向风的阻碍越大，导致风在绕流建筑体时消耗了许多能量风速降低。同理，若风速比越大则意味着该处建筑体对风的阻碍越小。从中我们可以看出这个指标对于控制建筑风环境中某些重点区域的风速，进行更加细化的优化有着非常大的帮助。
[0082]
优选的，上述方法中步骤s12中计算不同风向角下风速比大于1的区域的面积，来判断该建筑行人风环境的危险风向角，并计算危险风向角下的加速度区域面积的大小，加速度区域面积为且ri为风速比，ar为加速区面积，b0为建筑面积。本领域技术人员能够理解的是，当风速比大于1时，可以认为建筑本身对流场的影响使得部分区域出现流速加快的现象。可以通过计算不同风向角下风速比大于1的区域的面积，来判断该建筑行人风环境的危险风向角，有利于设计时加以处理。提出了改进的风速比区域比较方法，即用加速区面积乘以加速率ri，再除以建筑面积，这样用这个指标可以更好地衡量各个风向角下的加速度区域面积的大小。计算各方向角下的加速度区域面积，加速度区域面积计算值最大的方向角为行人风环境最危险方向角。
[0083]
实施例
[0084]
s1、风洞试验对象为结构新颖、造型独特的大跨曲面屋盖。将屋盖结构按照几何缩尺比为1:100进行刚性模型设计，对应的试验阻塞比小于5％。模型采用有机玻璃与abs塑料制成，以满足模型刚度和外形要求。为准确获取表面风荷载，在屋盖表面共布置数百个个测压点，同时鉴于屋盖边缘和曲面顶部流动分离显著及风荷载特性复杂，因此对上述区域进行了测点加密处理。在试验工况设置方面，在0
°
～360
°
风向角范围内每隔10
°
进行测试并采集数据。压力测量与数据采集系统为scanvalve电子扫描阀，采样频率为256hz，采样时长为60s，满足试验相似比要求。
[0085]
s2、模拟的大气边界层紊流场为gb50009-2012《建筑结构荷载规范》规定的b类紊流场，试验紊流场采用尖劈和粗糙元装置在风洞中进行模拟。紊流场风速的测量采用tfi眼镜蛇三维脉动风速测量仪(cobraprobe)，风速仪采样频率设置为256hz，采样时长取60s。
[0086]
原本的时间缩尺比根据模型的几何缩尺比与风速缩尺比确定
[0087][0088]
所以在这个算式下测量时间应该为
[0089]
但是该公式有个缺陷，即认为各地的空气密度均相等，计算时均默认建筑所处地区空气密度为海平面空气密度，但是由于机场所在的毕节地区海拔较高，空气密度较低，所以时间公式应当考虑此因素，则公式应当修改为：
[0090][0091]
则测量时间应该为
[0092]
则采样时间为60s。
[0093]
如图11所示，其中，z为高度，zg为模型参考点高度，u为平均风速，ug为模型参考点风速，iu为纵向紊流度。由试验结果可知，试验模拟的紊流场符合规范要求。
[0094]
s3、将风洞试验中所获得的各测压点的压力值进行编程处理，以计算获取各测压点的平均风压系数，且计算公式如下：
[0095][0096]
式中，vh为模型前方来流未扰动区、相当于航站楼最大高度处的平均风速，ph为该高度处参考静压，为模型各测压点处的压力，ρ为空气密度。
[0097]
s4、经过试算发现rng k-ε模型虽然对流场的粘度有所修正，但是在此模型的数值模拟中对湍流的模拟效果也不理想，相较之下realizable k-ε模型对流场粘度的修正以后，流场情况与风洞试验中的流场情况拟合度较好(详见rng k-ε模型结果如图12，realizable k-ε模型结果如图13)，故求解的湍流模型选用realizable k-ε模型。
[0098]
s5、在fluent软件中对计算域的入口条件和出口条件进行设置时，将计算域的出口设置为无阻碍的完全发展出口。
[0099]
s6、在fluent中通过导入提前编好的udf文件来设置计算域的气流进口处的风速边界层情况，按照风洞试验中的平均风剖面性质来确定cfd数值模拟中所生成的流场风剖面性质，即根据式确定，因为风洞试验中模拟的为b类边界层，所以在设置中将α取0.15。其湍流动能k以及湍流耗散率ε可以由以下式子确定：
[0100]
k(z)＝1.2[i(z)
×
vz]2[0101][0102]
其中i(z)为湍流强度，可按规范求得，i
10
为10m高度名义湍流度，cu在计算时常设置为定数0.09，l为计算域进口时的特征尺度，这里的数值l为自己总结的经验公式
[0103]
udf文件编写代码：
[0104][0105]
s7、对于两侧和计算域顶面位置设置成为symmetry条件，需要对其模型表面设置成为wall。
[0106]
s8、需要选用单精度分离式来对求解器完成计算，需要依据simple算法来表示速度压力耦合方式，选用二阶迎风格式，而另外设置的参数是0.5，计算残差的精度应该是1
×
10-4
。在屋盖表面上选取光滑无突变的靠近迎风面一边的一个点作为参考点，当计算的精度到达所设置的精度时，软件自动计算完成并等待数据的存储与分析。
[0107]
s9、将风洞试验所测得数据换算成的平均风压系数与数值模拟结果进行比较，验证风洞试验的准确性。
[0108]
s10、经过资料查询得知，机场所在地区当地近五十年的十米高度处的最大平均风速为24.3m/s，由步奏3中的式可以得出该地2.0m处的平均风速为18.28m/s，所以在进行数据处理时将流场两米处的最初风速设置为18.28m/s，在此基础上研究机场结构周围的风环境情况。得到典型风向角下行人高度处(2m)的风速图。
[0109]
s11、通过行人高度处风环境舒适度标准来对风速图进行评估。
[0110][0111]
表5.1行人高度处风环境舒适度标准
[0112][0113]
表5.2行人高度处的beaufort指数的定义
[0114]
s12、通过风速比指标来对风环境进行评估。
[0115]
评估风速比标准，来流速度的变化过程中，行人高度所感受的风速也发生变化，所以仅仅将此次风洞试验过程中反馈的数据作为分析依据，没有太多的参考意义。旨在对建筑物周边环境的舒适性方便讨论，选取风速比ri作为舒适参数来评价风环境的优劣。风速比ri充分将风速变化的程度充分反映出来。风速比定义为：
[0116]ri
＝vi/v0[0117]
式中：vi点位置在流场位置行人高度处(2.0m处)的平均风速用符号vi予以表示。v0为该地2.0m处的平均风速。
[0118]
由其定义，风速比越小则此时v0为一个定值通常不发生改变，则vi应越小也就意味着建筑体对来流方向风的阻碍越大，导致风在绕流建筑体时消耗了许多能量风速降低。
同理，若风速比越大则意味着该处建筑体对风的阻碍越小。从中我们可以看出这个指标对于控制建筑风环境中某些重点区域的风速，进行更加细化的优化有着非常大的帮助。
[0119]
当风速比大于1是，可以认为建筑本身对流场的影响使得部分区域出现流速加快的现象。可以通过计算不同风向角下风速比大于1的区域的面积，来判断该建筑行人风环境的危险风向角，有利于设计时加以处理。提出了改进的风速比区域比较方法，即用加速区面积乘以加速率ri，再除以建筑面积，这样用这个指标可以更好地衡量各个风向角下的加速度区域面积的大小。

技术特征：
1.大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于包括如下步骤：s1、建立屋盖模型，并在屋盖表面布置测压点；s2、模拟大气边界层紊流场，通过风速测量仪测量紊流场风速，计算测量时间，并验证试验模拟的紊流场；s3、将风洞试验中所获得的各测压点的压力值进行编程处理，计算获取各测压点的平均风压系数；s4、选用realizablek-ε模型求解湍流模型；s5、在fluent软件中对计算域的入口条件和出口条件进行设置时，将计算域的出口设置为无阻碍的完全发展出口；s6、在fluent软件中设置计算域的气流进口处的风速边界层情况；s7、将模型两侧和计算域顶面位置设置成为symmetry条件，模型表面设置成为wall；s8、在屋盖表面上选取光滑无突变的靠近迎风面一边的一个点作为参考点，选用单精度分离式来对求解器完成计算；s9、将风洞试验所测得数据换算成的平均风压系数与数值模拟结果进行比较，验证风洞试验的准确性；s10、查询所在地区近五十年的10m处的最大平均风速，计算得出该地2.0m处的平均风速，同时设置进行数据处理时的流场2.0m处的最初风速，在此基础上研究所在地区结构周围的风环境情况，得到典型风向角下行人2m高度处的风速图；s11、通过行人高度处风环境舒适度标准来对风速图进行评估；s12、通过风速比指标来对风环境进行评估。2.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s1中将屋盖结构按照几何缩尺比为1:100进行刚性模型设计，对应的试验阻塞比小于5％，屋盖模型采用有机玻璃与abs塑料制成；在屋盖表面共布置数百个测压点，在0
°
～360
°
风向角范围内每隔10
°
进行测试并采集数据，且压力测量与数据采集系统为scanvalve电子扫描阀。3.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s2中采用尖劈和粗糙元装置在风洞中进行模拟，且模拟的大气边界层紊流场为gb50009-2012《建筑结构荷载规范》规定的b类紊流场，且紊流场风速的测量采用tfi眼镜蛇三维脉动风速测量仪，且测量时间与步骤s1中采样时间相等。4.根据权利要求3所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：根据时间缩尺比根据模型的几何缩尺比与风速缩尺比确定：式中，t
model
为试验测量时间，t
full
为现场实测时间，b
model
为模型尺寸，b
full
为现实建筑尺寸，v
model
为试验风速，v
full
为现场五十年重现期风速，ρ
海平面
为海平面空气密度，ρ
目标地区
为目标地区空气密度；求解测量时间t
model
。5.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s3中风压系数的计算公式如下：
式中，v
h
为模型前方来流未扰动区、相当于航站楼最大高度处的平均风速，p
h
为该高度处参考静压，为模型各测压点处的压力，ρ为空气密度。6.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s6中在fluent中通过导入提前编好的udf文件来设置计算域的气流进口处的风速边界层情况，按照风洞试验中的平均风剖面性质来确定cfd数值模拟中所生成的流场风剖面性质，其湍流动能k以及湍流耗散率ε可以由以下式子确定：k(z)＝1.2[i(z)
×
v
z
]2其中i(z)为湍流强度，可按规范求得，i
10
为10m高度名义湍流度，c
u
在计算时常设置为定数0.09，l为计算域进口时的特征尺度，z为测量高度，α由风场类别决定。7.根据权利要求6所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s6中计算域进口时的特征尺度8.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s8依据simple算法来表示速度压力耦合方式，选用二阶迎风格式，而另外设置的参数是0.5，计算残差的精度应该是1
×
10-4
。9.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s12中风速比r
i
＝v
i
/v0；式中：v
i
为第i点位置在流场位置行人高度处的平均风速，v0为该地2.0m处的平均风速；且风速比与建筑体对来流方向风的阻碍成反比。10.根据权利要求1所述的大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，其特征在于：步骤s12中计算不同风向角下风速比大于1的区域的面积，来判断该建筑行人风环境的危险风向角，并计算危险风向角下的加速度区域面积的大小，加速度区域面积为且r
i
为风速比，a
r
为加速区面积，b0为建筑面积。

技术总结
本发明涉及一种大跨屋盖周围行人高度风环境数值模拟评估方法，包括步骤：S1、建立屋盖模型，布置测压点；S2、模拟紊流场，并验证紊流场；S3、将测压点压力值处理，计算平均风压系数；S4、选用Realizablek-ε模型求解湍流模型；S5、在Fluent软件中设置计算域的入口条件和出口条件；S6、设置计算域气流进口处的风速边界层情况；S7、设置模型两侧和计算域顶面条件；S8、选取参考点，完成计算；S9、验证风洞试验的准确性；S10、得到风速图；S11、风速图评估；S12、风环境评估。解决现有大跨屋盖结构周围风环境评估分析只进行风洞试验或数值模拟，造成其结果与实际情况的拟合度未知的问题。果与实际情况的拟合度未知的问题。果与实际情况的拟合度未知的问题。


技术研发人员：朱皓 蒋媛 肖庆峰 程丽娟 陈强 韩雪娇 原先凡
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/6