空气流体仿真

为高层商业建筑幕墙抗风设计，项目组用 CFD 模拟不同风剖面下建筑表面的风压分布，重点控制角部负压峰值。

建筑模型高 120 m、宽 90 m，计算域按 AIJ 指南设置阻塞比小于 3%。入口边界分别采用幂律风剖面（指数 α=0.15，参考粗糙长度 z0=0.35 m）和对数风剖面（B 类地貌、湍流强度 0.14@120 m），出口为压力出口，两侧对称。采用可实现 k-ε 模型，网格量约 1200 万，近壁 y+ 控制在 30–80。

案例分析

两种风剖面给出的屋面和角部负压接近，角部局部风压系数 Cp 最低 −1.24，是幕墙设计控制值。迎风面平均 Cp 约 +0.82，背风面 −0.58，侧面 −0.62。案例图给出的幂律与对数风剖面对比、风压系数分布、幕墙设计控制角部峰值，说明角部是负压最大区域；可通过角部导圆或设置挑檐将局部 Cp 降到 −0.9 以下。

总结教训

建筑风压 CFD 最难处理的是钝体绕流分离和角部涡。第一次用标准 k-ε 算出的角部负压偏弱，改用可实现 k-ε 并加密角部网格后，结果与风洞试验吻合。另外，入口湍流强度对背风面负压影响显著，不能取默认值。

模型细节、验证与工程意义

本案例的核心价值在于把仿真结果与图纸/试验参数直接挂钩。建模时所有边界条件均来自可验证的输入：建筑尺寸 等关键参数在仿真中作为硬性输入，而非后标定。后处理时，项目组同时检查了全局响应量（力、位移、温度、流量）和局部场量（应力、电场、SAR、接触压力）的收敛性，确保数值误差在工程允许范围内。最终结论可直接用于工艺参数放行或设计优化方向判断。

项目经验

1. 钝体角部必须局部加密网格，否则负压峰值被抹平。
2. 可实现 k-ε 或 SST k-ω 比标准 k-ε 更适合建筑风压预测。
3. 入口湍流强度按地貌类别设置，不能默认 5%。
4. 幕墙设计应以角部负压作为局部风荷载控制值。

补充经验

1. 所有输入参数必须保留原始来源记录，方便后续复现和审计。
2. 网格无关性研究应在报告里以表格形式呈现，不能仅口头说明。
3. 仿真结果与试验对标时，误差小于 10% 通常认为模型可信，但关键安全项需更严格。
4. 项目交付前建议用检查清单核对：边界条件、材料参数、网格设置、结果收敛性、与试验/理论对比。

复现参数速查表

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