二維振動屋蓋的繞流特性數(shù)值模擬.pdf

1、膜結(jié)構(gòu)是應(yīng)用廣泛的空間結(jié)構(gòu)形式，具有輕質(zhì)和柔性的特點。正是由于這樣的特點，在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計中風(fēng)荷載成為了控制荷載。在風(fēng)的作用下，膜結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形，這種變形會影響流場，產(chǎn)生所謂的“流固耦合”。國內(nèi)外對于膜結(jié)構(gòu)與風(fēng)作用產(chǎn)生的流固耦合問題的研究的研究還很薄弱。在流固耦合數(shù)值模擬方面，由于其涉及到流體域（CFD）、結(jié)構(gòu)域（CSD）以及兩者之間的數(shù)據(jù)交換問題，所以求解起來難度特別大。本文以下部封閉式和開敞式二維屋蓋為例，將單向張拉膜結(jié)構(gòu)的流固

2、耦合問題簡化為運動邊界對流場影響的問題，研究了屋蓋振動對結(jié)構(gòu)風(fēng)壓特性和流場特性的影響。由于任意的屋蓋振動形式都可以看成是各種簡諧振動的疊加，本文以下部封閉式和開敞式屋蓋為研究對象，分析結(jié)構(gòu)在不同振幅、振動頻率和振動波形的條件下，振動屋蓋的繞流特性，得到了一些初步結(jié)論。
　　本文首先對CFD數(shù)值模擬的基本方法和動網(wǎng)格技術(shù)進行了總結(jié)，探討了湍流模型及動網(wǎng)格更新方案的適用性。對方柱繞流進行數(shù)值模擬，對比了各個湍流模型。計算結(jié)果表明，采用

3、大渦模擬（LES）的方法與試驗結(jié)果最接近。對橫向振蕩圓柱繞流進行數(shù)值模擬，得到了與相關(guān)文獻一致的結(jié)論，驗證了動網(wǎng)格更新方案的可行性。
　　依據(jù)上述研究成果，選取合適的湍流模型和動網(wǎng)格更新方案，以下部封閉式振動屋蓋為研究對象，在均勻來流的條件下，考慮振幅、振動頻率以及振動波形對屋蓋繞流特性的影響。計算結(jié)果表明，振幅越大、振動頻率越大、振動波形越復(fù)雜，下部封閉式振動屋蓋的受力越不利。
　　最后，以下部開敞式振動屋蓋為研究對象，在