论文热带气旋中竖向风攻角对双坡低矮房屋屋面风压影响是关于对写作热带气旋论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文2018热带气旋最新消息论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：基于热带风暴“彩虹”中采集的高分辨率风速风向和双坡低矮房屋屋面风压数据,研究了台风天气下来流垂直于屋脊线时竖向风攻角对双坡低矮房屋屋面风压的影响.结果表明：来流垂直屋脊线时,屋面特殊风压系数和来流竖向风攻角之间呈现明显的线性关系.测点特殊风压系数受来流竖向风攻角的影响程度随着测点距迎风前缘距离的增加而减小.另外,受屋脊的影响,双坡屋面背风面距离屋脊较近的区域受来流竖向风攻角的影响程度会有一定程度的增强.来流竖向风攻角可能是造成双坡屋面迎风前缘及背风面屋脊附近风压系数实验值和实测结果差异较大的主要原因之一,在进行风洞试验模拟时,應考虑来流竖向风攻角的影响.
关键词：竖向风攻角；低矮房屋；风压；热带气旋
中图分类号：TU973.32 文献标识码：A
台风风致灾害是最主要的自然灾害之一,我国地处西太平洋海岸,是世界上受台风影响最为严重的国家之一.灾后调查显示,风灾中损毁的绝大多数建筑为低矮房屋,其主要破坏形式为屋面外覆构件的局部损坏,如屋面角部、屋檐和屋脊附近区域.在我国东南沿海地区,双坡屋面低矮房屋是居民住房的主要建筑形式之一,开展该类型低矮房屋在台风作用下的实测研究具有重要意义.
近40年来,关于低矮房屋风致风压,国内外学者开展了大量的实测研究,其中比较著名的有英国的艾尔斯伯里实验房、西尔斯框架结构实验房（SSB）、美国德克萨斯理工大学实验房（TTU）以及国内的湖南大学台风实测房（工期平坡实测房和Ⅱ期双坡实测房）和同济大学变坡实测房、大量的实测结果和风洞试验结果对比显示,低矮房屋屋面迎风前缘、屋面角部区域以及双坡屋面屋脊附近风压实测值和风洞试验结果差异较大,风洞试验低估了这些区域的峰值风压和脉动风压.目前,国内外学者认为在低速风洞中难以准确模拟雷诺数相似条件和近地面层风场特性是造成这种偏差的主要原因.
风洞试验中模拟的风场一般不考虑竖向风攻角,但实际环境中,由于风自身结构或者周边地形的影响,风具有一定的竖向风攻角,竖向风攻角的存在会加剧来流在屋面迎风前缘的分离效应,对屋面风压产生不利影响.但国内外关于竖向风攻角对屋面风压影响的研究很少,Letchford等设计了一个可以沿对角线纵向旋转的平坡低矮房屋试验模型,通过改变模型的旋转角度来模拟不同的来流竖向风攻角,以评估来流平均竖向风攻角对锥形涡作用范围内风压特性的影响程度,结果表明在使用准定常理论预测屋面角部风压时,引入竖向风攻角可以减小风洞试验结果和实测结果的误差.Wu等基于TTU的实测数据分析了竖向风攻角对屋面角部风压系数的影响,其研究结果表明竖向风攻角对锥形涡的形成和发展有非常大的影响,低矮房屋设计中不能忽视竖向风攻角的影响.
鉴于目前关于竖向风攻角对低矮房屋屋面风压影响的研究较少,且多是针对平坡屋面低矮房屋的研究,本文基于在热带风暴“彩虹”中采集的高分辨率近地面风速风向数据和双坡低矮房屋屋面风压数据,分析了来流垂直于屋脊线这一工况下,竖向风攻角对双坡低矮房屋屋面风压的影响规律.本文研究结果可为改进现有风洞试验模拟技术提供参考.
1监测系统及热带风暴“彩虹”介绍
1.1监测系统介绍
本文数据来自湖南大学台风监测系统Ⅱ期工程,该监测系统位于海南省文昌市锦山镇某临海位置,由一栋双坡屋面低矮房屋和一座10m高气象监测塔组成,如图1所示.房屋尺寸为12.32 m×6.0 m×3.2 m（长×宽×高）,屋面坡角为11.3°,四台二维机械式风速仪（RM Young 05106）分别安装在气象监测塔的3.2,5.0,7.5,10.0 m高处；另外,一台超声风速仪（GillWind Master Pro）和一台三维机械式风速仪（Model20075 Gill UVW）分别安装在10.0 m和3.2 m高度处.观测点周围地貌及仪器技术参数详见文献.文中所用数据采样频率均为20 Hz.
1.2热带风暴彩虹介绍
热带气旋彩虹（国际编号0913）于2009年9月9日在南海中部形成,之后向西北移动,横过南海北部,并于9月10日增强为热带风暴,9月11日凌晨,彩虹达到其最高强度,中心附近最高风速约为75 km/h,并横过海南岛北部,进入北部湾海域,9月12日早上彩虹在越南北部登陆,并减弱为热带低气压.热带风暴“彩虹”中心距实测房最近直线距离约为38 km,其路径如图2所示.
实测系统同步采集了热带风暴彩虹影响实测地点时的风速风向和屋面风压数据.本文设定风速阈值为10 m/s,即仅选择10 min平均风速大于10 m/s的风速数据以及对应的风向和风压数据.经过筛选,最终选择了时长为4 h的实测数据作为分析样本.图3（a）（b）分别给出了3.2,5.0,7.5,10.0 m高度处的10 min平均风速时程和平均风向时程.由图可知,4个高度处之间风速和风向数据体现了很好的一致性,说明了风速风向数据的可靠性.图3（c）给出了3.2 m高度处的3 s平均竖向风攻角时程.
2数据处理方法
2.1数据质量控制
台风登陆过程中的实测风速常伴有非平稳过程,对台风脉动特性进行分析时,需经过平稳性检验,否则会导致平稳随机序列统计样本参数出现误差.选取10 min为参考时距,即时长为10 min的数据为1个样本单元,采用逆序法分别对全部数据中的每个样本单元进行平稳性检验,选取满足95%置信水平条件的平稳过程样本用于分析.
2.2定义特殊风压系数
风工程中常用的风压系数（本文称为传统风压系数）为风压和参考高度处某一指定时距（通常为10min）下的平均动风压的比值：
（1）式中：Cp为传统风压系数；p为平均风压；ρ为空气密度；v为参考高度处的平均风速.
由式（1）可知,传统风压系数对风速的变化很敏感.由于自然界中的风是变化无常的,因此在计算平均风速时,起始时间以及持续时距均会对平均风速的大小产生影响,进而影响风压系数.为了减弱风速对风压系数的影响,Zhao以在测点正上方采集到的瞬时速度压为参考动压定义了一种瞬时风压系数.这种瞬时风压系数能有效地减弱风速脉动对风压系数的影响,更好地反映水平风向角和竖向风攻角对风压系数的影响规律.
总结:本文关于热带气旋论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
参考文献：
1、 西北太平洋热带气旋中大风和波浪分布特征 摘要：为给航行船舶有效避离热带气旋提供参考，利用日本发布的2011-2013年亚洲地面分析图和西北太平洋波浪分析图，对发生在西北太平洋上的61个。
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