大跨空間結(jié)構(gòu)的風場和流固耦合風效應研究與精細識別.pdf

1、空間結(jié)構(gòu)廣泛應用于大跨度公共建筑建設中。但結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、阻尼小、風損風毀現(xiàn)象突出,風荷載是結(jié)構(gòu)設計計算的控制荷載。特別是大跨柔性空間結(jié)構(gòu),幾何非線性明顯,結(jié)構(gòu)風效應更加嚴重。如何有效開展結(jié)構(gòu)抗風設計,確定結(jié)構(gòu)風壓體型系數(shù)和風振系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)是大跨度空間結(jié)構(gòu)設計的重點。本文旨在研究大跨空間結(jié)構(gòu)風場和流固耦合風效應及其精細識別。
　　 結(jié)合傳統(tǒng)諧波疊加法和線性濾波器法,提出高精度高效率的風速時程混合模擬方法,克服了諧波疊加法計算速度慢

2、和線性濾波器法計算精度低的缺點。推導了Levison-Durbin算法矩陣遞推公式,利用赤池信息準則判斷最佳的回歸階次。驗證了混合模擬方法的計算精度、計算效率、相關(guān)性和適用性。
　　 基于形式代數(shù)和映射理論,構(gòu)建了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成與更新新型方法。運用形式代數(shù)在虛擬規(guī)則多邊形上建立虛擬網(wǎng)格,通過特定函數(shù)建立一一對應的映射關(guān)系,將虛擬網(wǎng)格映射到真實計算域。通過二維和三維內(nèi)外流場網(wǎng)格剖分和流固耦合網(wǎng)格更新計算,驗證了本方法。
　　

3、 提出了N-S方程基于Taylor-Hood單元的二階Taylor-Galerkin方法,構(gòu)建了相應離散格式公式,改進了三階Taylor-Galerkin有限元法離散格式；提出了基于壓力修正法的不可壓縮粘性流體Taylor-Galerkin有限元求解策略。開展了平面Poissulie流動和二維方腔拖曳流的數(shù)值模擬,并通過與相關(guān)文獻比較分析,驗證本文方法。
　　 根據(jù)計算風工程理論方法,開展了大跨復雜空間結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬,獲取結(jié)構(gòu)

4、風載體型系數(shù)和結(jié)構(gòu)區(qū)域體型系數(shù),分析了存在阻擋物時目標結(jié)構(gòu)周圍風場和體型系數(shù)的變化規(guī)律,并與風洞實驗結(jié)果進行對比驗證。
　　 針對大跨空間結(jié)構(gòu)流固耦合風效應問題,構(gòu)建了流固耦合邊界數(shù)據(jù)傳遞新方法。提出約束反力分配傳遞法,以解決流體域荷載向固體域的傳遞；提出映射傳遞法,以解決固體域向流體域傳遞響應的問題。提出分析大跨空間結(jié)構(gòu)流固耦合風效應的靜力動力統(tǒng)一方程；分別運用時域分析方法、單向耦合分析方法和雙向耦合分析方法,數(shù)值計算大跨復雜