大跨空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)場(chǎng)和流固耦合風(fēng)效應(yīng)研究與精細(xì)識(shí)別.pdf

1、空間結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于大跨度公共建筑建設(shè)中。但結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、阻尼小、風(fēng)損風(fēng)毀現(xiàn)象突出,風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)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(fēng)效應(yīng)更加嚴(yán)重。如何有效開(kāi)展結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì),確定結(jié)構(gòu)風(fēng)壓體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)是大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文旨在研究大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)和流固耦合風(fēng)效應(yīng)及其精細(xì)識(shí)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(fēng)速時(shí)程混合模擬方法,克服了諧波疊加法計(jì)算速度慢

2、和線性濾波器法計(jì)算精度低的缺點(diǎn)。推導(dǎo)了Levison-Durbin算法矩陣遞推公式,利用赤池信息準(zhǔn)則判斷最佳的回歸階次。驗(yàn)證了混合模擬方法的計(jì)算精度、計(jì)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(yùn)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(guò)特定函數(shù)建立一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系,將虛擬網(wǎng)格映射到真實(shí)計(jì)算域。通過(guò)二維和三維內(nèi)外流場(chǎng)網(wǎng)格剖分和流固耦合網(wǎng)格更新計(jì)算,驗(yàn)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(yīng)離散格式公式,改進(jìn)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(kāi)展了平面Poissulie流動(dòng)和二維方腔拖曳流的數(shù)值模擬,并通過(guò)與相關(guān)文獻(xiàn)比較分析,驗(yàn)證本文方法。
　　 根據(jù)計(jì)算風(fēng)工程理論方法,開(kāi)展了大跨復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬,獲取結(jié)構(gòu)

4、風(fēng)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(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)周?chē)L(fēng)場(chǎng)和體型系數(shù)的變化規(guī)律,并與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
　　 針對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)流固耦合風(fēng)效應(yīng)問(wèn)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(yīng)的問(wèn)題。提出分析大跨空間結(jié)構(gòu)流固耦合風(fēng)效應(yīng)的靜力動(dòng)力統(tǒng)一方程；分別運(yùn)用時(shí)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(jì)算大跨復(fù)雜