空間結(jié)構(gòu)數(shù)值風(fēng)洞模擬與流固耦合風(fēng)致響應(yīng).pdf

1、結(jié)構(gòu)輕量化、大型化、造型復(fù)雜化給空間結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。以索膜結(jié)構(gòu)等為代表的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)的風(fēng)損問題十分明顯，風(fēng)荷載成為此類建筑物控制設(shè)計(jì)的主要荷載之一。如何計(jì)算風(fēng)對(duì)風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)的作用已成為理論與工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)空間結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究涉及的關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行了研究。 在充分考慮Navier-Stokes方程中各子項(xiàng)的作用的前提下，將壓力修正法及Taylor-Hood單元引入Taylor

2、-Galerkin有限元法，推導(dǎo)出基于二階Taylor-Galerkin有限元法的不可壓縮粘性流動(dòng)的求解策略，并借助VC++編程實(shí)現(xiàn)了該求解策略對(duì)二維方腔拖曳流和平面Poissulie流動(dòng)的數(shù)值模擬。將模擬結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)據(jù)比較顯示，本文推導(dǎo)的求解策略成功的解決了Taylor-Galerkin有限元法求解粘性不可壓縮流動(dòng)時(shí)壓力場(chǎng)偽振蕩的難題。 闡述了計(jì)算風(fēng)工程的基本理論和計(jì)算方法，在對(duì)計(jì)算流域確定、邊界條件選取、湍

3、流模型選擇、求解參數(shù)設(shè)置等問題進(jìn)行了深入研究的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT，對(duì)某大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多工況數(shù)值風(fēng)洞模擬，得到了結(jié)構(gòu)體表風(fēng)載體型系數(shù)，統(tǒng)計(jì)了結(jié)構(gòu)體表分塊體型系數(shù)，總結(jié)了當(dāng)存在阻擋物時(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場(chǎng)和體表風(fēng)載體型系數(shù)的變化規(guī)律。通過與相應(yīng)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析表明，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行建筑物風(fēng)荷載的數(shù)值模擬是可行的。 對(duì)張拉索膜結(jié)構(gòu)流固耦合分析所涉及的關(guān)鍵問題作了詳細(xì)的闡述，構(gòu)建了迭代耦合法