为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。
为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。
为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。
利用Snow Fork雪特性分析仪对大跨度平屋盖表面和地面积雪密度进行实测,详细考察太阳辐射、温度、屋面热传递、积雪深度及沉积时间等因素对积雪密度的影响规律。对比发现,在测量期间积雪密度随着太阳辐射呈规律性变化,太阳辐射增强积雪密度增大。由于屋面热传递效应,屋面下层积雪密度大于地面下层积雪密度。不同深度的积雪密度不同,其中上层雪密度最小,下层雪密度最大。随着沉积时间增加雪密度也随之增大。为大跨度平屋盖积雪特性研究提供参考。
利用Snow Fork雪特性分析仪对大跨度平屋盖表面和地面积雪密度进行实测,详细考察太阳辐射、温度、屋面热传递、积雪深度及沉积时间等因素对积雪密度的影响规律。对比发现,在测量期间积雪密度随着太阳辐射呈规律性变化,太阳辐射增强积雪密度增大。由于屋面热传递效应,屋面下层积雪密度大于地面下层积雪密度。不同深度的积雪密度不同,其中上层雪密度最小,下层雪密度最大。随着沉积时间增加雪密度也随之增大。为大跨度平屋盖积雪特性研究提供参考。
建筑屋面的摩擦速度是决定其风致迁移雪荷载的重要因素。该文采用CFD (computational fluid dynamics)方法模拟了平屋面的摩擦速度,并结合其分布特征分析了屋面积雪传输率、侵蚀通量和暴露系数随跨度的变化趋势。为验证CFD方法的湍流模型对平屋面摩擦速度模拟的影响,将数值模拟结果与Irwin探头风洞试验进行了对比,结果表明Realizable k-ε湍流模型的模拟结果与风洞试验最为接近。根据4种不同跨度屋面的CFD模拟结果发现,当屋面跨度与高度之比为4时,屋面平均摩擦速度最小;并且随着跨度的增大,屋面摩擦速度最小值所在的位置和积雪沉积的区域均逐渐向迎风侧屋檐靠近。同时发现,屋面积雪的平均侵蚀通量随着跨度的增大而减小,屋面积雪传输率和雪荷载暴露系数则随着跨度的增大而增大。
建筑屋面的摩擦速度是决定其风致迁移雪荷载的重要因素。该文采用CFD (computational fluid dynamics)方法模拟了平屋面的摩擦速度,并结合其分布特征分析了屋面积雪传输率、侵蚀通量和暴露系数随跨度的变化趋势。为验证CFD方法的湍流模型对平屋面摩擦速度模拟的影响,将数值模拟结果与Irwin探头风洞试验进行了对比,结果表明Realizable k-ε湍流模型的模拟结果与风洞试验最为接近。根据4种不同跨度屋面的CFD模拟结果发现,当屋面跨度与高度之比为4时,屋面平均摩擦速度最小;并且随着跨度的增大,屋面摩擦速度最小值所在的位置和积雪沉积的区域均逐渐向迎风侧屋檐靠近。同时发现,屋面积雪的平均侵蚀通量随着跨度的增大而减小,屋面积雪传输率和雪荷载暴露系数则随着跨度的增大而增大。