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第1章 绪论1

1.1 背景及目标1

1.1.1 CFD技术的现状1

1.1.2 CFD的用途3

1.1.3 本书的预期目标4

1.2 CFD在抗风设计中的作用4

1.2.1 风洞实验与CFD技术4

1.2.2 抗风设计与CFD应用5

1.3 流体计算中的数学模型6

1.4 本书的基本方针7

1.4.1 CFD技术应用的关键问题7

1.4.2 本书的主要内容8

第2章 流体计算的基础知识10

2.1 前言10

2.2 离散化方法10

2.2.1 空间离散化10

2.2.2 变量设置18

2.3 计算网格19

2.3.1 结构化网格及非结构化网格20

2.3.2 正交网格及边界适应网格20

2.3.3 混合网格21

2.4 湍流的模拟22

2.4.1 雷诺平均湍流模型22

2.4.2 大涡模拟（LES）26

2.4.3 上游化处理29

2.5 计算算法30

2.5.1 压力求解算法30

2.5.2 时间积分方法31

2.5.3 定常计算方法33

2.5.4 边界条件33

第3章 大气边界层风特性预测38

3.1 前言38

3.1.1 大气边界层内的气流特性38

3.2 粗糙地面上的气流40

3.2.1 基于气流特性的粗糙度模拟40

3.2.2 基于边界条件的粗糙度模拟41

3.2.3 计算算例43

3.3 局部地形的影响46

3.3.1 算例说明46

3.3.2 计算模型与计算条件46

3.3.3 计算条件的影响49

3.3.4 计算结果分析51

3.3.5 计算结果处理54

3.4 城市大气边界层流场的模拟56

3.4.1 城市大气边界层流场56

3.4.2 通过湍流模型模拟粗糙元57

3.4.3 粗糙元参数59

3.4.4 计算算例61

第4章 风压、风力的预测68

4.1 前言68

4.1.1 计算方法68

4.1.2 算例说明69

4.1.3 风压系数70

4.1.4 风力系数70

4.2 基于RANS模型的风压、风力预测71

4.2.1 计算条件71

4.2.2 计算参数设置73

4.2.3 计算结果的验证77

4.3 基于LES模型的风压、风力预测82

4.3.1 计算条件83

4.3.2 计算参数设置86

4.3.3 计算结果的验证88

第5章 风振响应的预测97

5.1 前言97

5.2 流固耦合分析方法及其评价97

5.2.1 流固耦合求解方法97

5.2.2 流体基础方程式的转换98

5.2.3 边界条件的设定99

5.2.4 动网格的处理方法100

5.2.5 无量纲参数100

5.2.6 计算算例101

5.3 高层建筑的风振响应103

5.3.1 计算模型及计算方法104

5.3.2 基于脉动风力的风振响应分析108

5.3.3 基于流固耦合的风振响应分析110

5.3.4 小结111

5.4 不同截面建筑的气弹失稳112

5.4.1 计算方法112

5.4.2 二维计算中湍流模型的效果114

5.4.3 静止时下不同边长比矩形截面的气动力特性115

5.4.4 边长比为2及4的矩形截面上的平动涡激振及驰振117

5.4.5 边长比为2的矩形截面上的扭转涡激振、扭转颤振119

5.4.6 边长比5～20矩形截面的颤振分析120

5.4.7 小结123

5.5 动力参数对气动失稳振动的影响123

5.5.1 采用上游化方法进行流体计算124

5.5.2 边长比为2的长方形柱的气动失稳振动响应125

5.6 多个建筑物的计算方法127

第6章 设计风荷载的确定133

6.1 前言133

6.2 风荷载计算流程134

6.2.1 设计风速的确定134

6.2.2 围护结构风荷载的确定137

6.2.3 主体结构风荷载的确定138

6.2.4 风致振动下的舒适性评估139

6.3 风荷载的计算139

6.3.1 基本条件139

6.3.2 计算方法142

6.3.3 计算结果的比较143

6.3.4 高层建筑风致振动下的舒适度150

6.4 建筑抗风设计中CFD技术的应用152

6.5 小结153

第7章 计算算例155

7.1 前言155

7.2 城市街区设计风剖面的预测155

7.2.1 算例说明155

7.2.2 计算对象156

7.2.3 计算方法157

7.2.4 计算结果157

7.2.5 小结160

7.3 局部地形的影响160

7.3.1 算例说明160

7.3.2 地形160

7.3.3 计算方法160

7.3.4 计算结果162

7.3.5 小结163

7.4 穹顶屋盖的风压系数163

7.4.1 算例说明163

7.4.2 计算对象164

7.4.3 计算方法164

7.4.4 计算结果165

7.4.5 小结168

7.5 コ字形平面建筑物气动特性研究168

7.5.1 算例说明168

7.5.2 计算对象169

7.5.3 计算方法169

7.5.4 计算结果171

7.5.5 小结172

7.6 建筑断面选型173

7.6.1 算例说明173

7.6.2 计算对象173

7.6.3 计算方法173

7.6.4 计算结果175

7.6.5 气动失稳的探讨177

7.6.6 小结178

第8章 结语180

附录A RANS模型的改进183

附录B 来流脉动风的生成187

B.1 来流脉动风的必要性187

B.2 基于随机理论的来流脉动风的生成187

B.3 基于流体计算的来流脉动风的生成189

B.4 输入来流脉动风时的注意点191

附录C 移动边界的处理195

C.1 前言195

C.2 以往的数值计算方法196

C.3 采用一般坐标系的方法196

C.4 几何形状守恒原则198

附录D 响应解析法201

附录E 近期个人计算机性能介绍205

E.1 前言205

E.2 单机性能205

E.3 PC群性能205

附录F 与CFD相关的参考书208

F.1 前言208

F.2 CFD的解析方法208

F.3 湍流的处理208

F.4 计算网格的生成与可视化208