第45卷第 1 1期 2018年6月 建筑设计 Architectural Design 建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development
长 扁 圆 形 烟 囱 表 面 压 力 分 布 数 值
分 析 与 试 验 研 究
袁 艺 宸 ， 孙 威 ， 袁 子 厚
(1．武汉理 工 大 学 ，武 汉 430070；2．中南建筑设 计 院 ，武 汉 430071；3．武 汉 纺织 大学 ，
武汉 430073；4．山区桥 梁结 构与材 料教 育部 工程研 究 中心 (重 庆 交通 大学 )，
重庆 400074)
[摘 要]现有荷载规范中没有涉及横截面为长扁圆形的烟 囱风荷载问题，通过商用软件 Fluent求解 Realizable形式的时均 缸s
湍流模型，得到了长扁圆形烟囱宽面迎风、窄面迎风时表面压力。研究了多种风向角时烟囱的基底弯矩、底部最大正应力，研
究发现风向角改变时烟囱底部最大正应力值也变化。其结果与风洞试验结论一致，可供修订风荷载规范时参考。
[关键词 ]长扁圆形烟囱 ；数值模拟 ；k-c湍流模型
[中图分类号 ]O357 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)11-0032~)2
Num erical Analysis of Surface Pressure Distribution of
Long Flat Circular Chim ney
Yuan Yi—chen，Sun Wei，Yuan Zi—hou
[Abstract]The wind load problem for long flat circular chinmey is not involved in existing load code．A commercial computational software“Fluent”was employed to solve the time—averaged k-e turbulent flow model for Realizable form．The pressure distribution upon
windward surface on the long flat chimney was obtained for the wide。face and the narrow—face．The bending moment and maximum
positive stress at the bottom of the chimn ey were studied．The maximum positive stress of the chimney at the bottom of the chimn ey was
also changed when the direction of the wind changes．The wind direction was the worst when the wind direction was 750．The numerical
simulations were consistent with the wind-tunnel experimental results．刀，ese discoveries call be used as a reference for the new version of
the wind load criteria．
[Keywords]long flat chimn ey；numerica1 methods；k-e mode1
对于高耸结构而言，由于其高度的不断增加和新型建筑
材料的应用，其结构变得越来越柔，风荷载是最主要的控制
荷载，因而深入研究高耸结构的风荷载具有重要意义 ¨]。
对于高耸烟 囱结构表面 的荷载分布，早在 20世 纪70～
80年代就进行了现场实测及风洞试验 [2．3]，其结果被收入到美
国建筑结构荷载规范中。
随着计算机技术的发展，对于高耸烟囱结构进行数值风
洞试验初步开展起来 】，不仅节省了现场实测费用、风洞试验
费用，而且给 出了结构详细的绕流结构、风压分布，从而对
其风压的分布规律有了更为深入的理解。
圆形烟囱的抗风研究比较成熟，然而有时从建筑设计的角
度将烟囱外形设计为其他形状，如某公司修建的一座高 170m
烟囱外筒截面类似椭圆 (下称长扁圆形烟囱)，烟囱结构平面
简图如图1所示。而长扁圆形烟囱风荷载取值规范没有明确
的规定，为研究烟 囱表面的风荷载情况，本文针对长扁圆形
烟 囱这一新颖结构，运用数值模拟方法给出了烟囱宽面迎风、
窄面迎风时风压分布特征，并计算不同风向角情况下烟囱的
基底弯矩、底部最大正应力值，找出最不利风向角，并与风
洞试验数据对比 ]。
1 数值计算
本文研究的长扁圆形烟囱高 170m，外筒截面类似椭圆，
收稿日期 ：2018_JD3—13
基金项目：山区桥梁结构与
长扁圆形烟囱表面压力分布数值分析与试验研究（论文）.pdf
