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文檔簡介
1、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)作為一類新穎結(jié)構(gòu)形式,在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具有許多區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點,特別是對風(fēng)荷載的考慮,往往成為該類結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點和難點問題。這其中一個很重要的原因在于,對屋蓋風(fēng)荷載特性的研究還相對薄弱,至今尚未提出一套成熟的陣風(fēng)荷載描述方法。
從鈍體空氣動力學(xué)的角度來看,大跨屋蓋表面風(fēng)荷載的復(fù)雜性源于其自身形狀的多樣性、風(fēng)荷載作用的隨機性以及脈動風(fēng)壓的時空相關(guān)性。這些因素的綜合作用使得屋蓋表面的風(fēng)壓統(tǒng)計規(guī)律不僅與來流的脈動特性
2、有關(guān),還會更多地受到由結(jié)構(gòu)自身幾何形狀引起的特征湍流的影響。因此,對屋蓋風(fēng)荷載特性的研究在本質(zhì)上可歸結(jié)為對特征湍流作用機理的研究。
基于以上思想,本文采用風(fēng)洞試驗和CFD數(shù)值模擬方法,對若干具有典型形狀的大跨屋蓋表面風(fēng)荷載(包括平均風(fēng)壓和脈動風(fēng)壓)特性進行了系統(tǒng)研究,重點探討了特征湍流的形成機理及其對屋蓋風(fēng)壓統(tǒng)計規(guī)律的影響;在此基礎(chǔ)上,提出了利用風(fēng)荷載數(shù)據(jù)庫技術(shù)對屋蓋風(fēng)荷載進行精確描述的方法。主要內(nèi)容包括以下幾方面:
3、 (1)對若干典型形狀的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)進行了剛性模型風(fēng)洞動態(tài)同步測壓試驗研究,并將試驗結(jié)果與CFD數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,驗證了數(shù)據(jù)的可靠性。
(2)提出了利用屋蓋表面風(fēng)壓分布信息進行特征湍流參數(shù)識別的方法,并重點對一種典型的特征湍流形式——錐形渦進行研究,得到了平屋蓋和鞍形屋蓋表面錐形渦的渦心位置、作用范圍以及運動模式等特征參數(shù)的定量結(jié)果。
(3)基于點渦勢流理論,建立了特征湍流作用區(qū)的平均風(fēng)荷載分布模型,這種風(fēng)荷載描
4、述方式更接近于風(fēng)荷載的實際分布規(guī)律且可以用于實際工程應(yīng)用。
(4)分別從時域和頻域兩方面,研究了特征湍流對屋蓋風(fēng)荷載脈動特性的影響。在時域內(nèi),采用越界峰值法研究了屋蓋風(fēng)壓的尖峰脈沖現(xiàn)象,并研究了屋蓋風(fēng)壓的非高斯統(tǒng)計特性,給出了利用高階統(tǒng)計矩劃分非高斯區(qū)的方法。在頻域內(nèi),研究了屋蓋不同位置處的脈動風(fēng)壓功率譜,根據(jù)譜的形狀及卓越頻率進行分類,并給出了相應(yīng)的擬合公式。
(5)建立了大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本架構(gòu),對
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