龙卷风是一种破坏力极强的小尺度气象灾害,在对火电厂、核电站等具有重大生产和安全意义的设施进行设计时,需要考虑龙卷风荷载的影响。对于核电常规岛而言,我国现行规范中提到允许其围护结构在龙卷风作用下破坏。但规范条文中仅给出了围护结构完整的核电常规岛主厂房龙卷风荷载计算方法,并未对围护结构的破损形态作具体说明,也未对围护破损的厂房给出具体可用的龙卷风荷载计算公式。本文利用计算流体动力学(CFD)方法,模拟了核电常规岛主厂房围护结构在龙卷风作用下的破坏过程,分析了围护破损厂房的龙卷风荷载分布,给出了厂房围护结构的最不利破坏模式与龙卷风荷载折减系数,为围护结构破损的核电常规岛主厂房抗龙卷风设计提供了参考。主要工作内容如下:利用CFD模拟技术建立了龙卷风场数值模型,并对数值风场的特征参数进行了分析验证。结果表明,数值风场的切向风速及气压分布与Rankine理论模型一致,证明了数值风场的可靠性。对不同涡流比龙卷风场的研究表明,随着涡流比增加,龙卷风的最大切向速度和最大气压降均减小,相同高度处的核心半径增大;当涡流比增加时,龙卷风的涡核形态由漏斗状向筒状过渡,并呈现出多涡结构的特征。利用单向流固耦合方法,模拟了龙卷风作用下的核电常规岛主厂房围护破坏过程,揭示了龙卷风袭击角及厂房内部结构对围护结构破损的影响机理。在数值龙卷风场中,使厂房处于三种典型的龙卷风袭击角下,分别模拟厂房围护结构的连续破坏过程,并对比了有、无内部结构时厂房围护结构的破损形态。研究表明,当结构处于龙卷风核心半径处时,其围护结构的破坏过程可分为:迎风侧屋面破坏、迎风面围护破坏、背风面及侧面破坏三个阶段。当考虑内部结构的影响时,厂房各面围护结构的破损率低于不考虑内部结构的工况。分析了围护结构破损厂房的龙卷风荷载,给出了厂房围护结构的最不利破坏模式及龙卷风荷载折减系数,对现行规范进行了补充。研究表明,围护结构破损后,厂房的整体龙卷风荷载较围护结构完整时有所降低,降幅可达41.7%。对于围护破损厂房,当考虑厂房内部结构影响时,厂房围护结构内压和围护结构净风压均低于不考虑内部结构的工况,但厂房整体龙卷风荷载较高。