高層建筑氣動彈性數(shù)值模擬中流固界面信息耦合方法研究.pdf

1、高層建筑的氣動彈性問題正受到工程界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，雷諾數(shù)高，風(fēng)洞實驗難以滿足相似條件，而隨著計算機(jī)技術(shù)和計算力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬將成為解決高層建筑氣動彈性問題很有前景的技術(shù)之一。
　　 其中，基于計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)(CSD)和計算流體動力學(xué)(CFD)的弱耦合分區(qū)法是目前最易實現(xiàn)的技術(shù)方案之一，本文主要針對這一方法，開展了流體與結(jié)構(gòu)耦合界面上非匹配網(wǎng)格間雙向信息交換的關(guān)鍵問題研究，主要有以下內(nèi)容:
　　

2、 (1)由于耦合界面上流體網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格通常不一致，無法直接的進(jìn)行信息交換，所以必須采用數(shù)據(jù)插值方法。對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)插值方法的調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析后，本文提出了3種插值方法，前兩種是采用Rendall等提出的基于徑向基函數(shù)的插值方法，第三種則是根據(jù)高層建筑氣動彈性特征提出的基于局部信息積分的插值方法。進(jìn)一步對三種插值方法在插值精度和插值效率兩方面進(jìn)行綜合比較與分析，結(jié)果表明:對高層建筑氣動彈性問題，基于局部信息積分的插值方法具有較高的插值效

3、率，同時也能保證一定的插值精度，是一種工程適用的非一致網(wǎng)格間的插值方法。
　　 (2)采用socket通信機(jī)制，將基于局部信息積分的數(shù)據(jù)插值方法與已有的高層建筑風(fēng)荷載大渦模擬(LES)數(shù)值方法和模型集成，建立了一套完整的跨平臺高層建筑氣動彈性數(shù)值模擬軟件。并應(yīng)用該軟件，分別對強(qiáng)、臺風(fēng)作用下CAARC梁結(jié)構(gòu)模型(雷諾數(shù)70，000，模型縮尺1∶375)和臺北101梁殼結(jié)構(gòu)模型（雷諾數(shù)為1e8，全尺寸模型）展開三維(3D)氣動彈性數(shù)