流體力學(xué)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)伽遼金有限元及其在建筑風(fēng)場(chǎng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值求解理論的快速發(fā)展，基于流體力學(xué)基本理論的數(shù)值模擬已經(jīng)成為大跨空間結(jié)構(gòu)、高層建筑和橋梁等風(fēng)場(chǎng)分析的重要手段。論文重點(diǎn)研究了流體力學(xué)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)伽遼金有限元法，自主開(kāi)發(fā)了AADS_ Fluid(Automatic Analysis andDesign of Space Structure_Fluid)模塊，對(duì)建筑風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了模擬和研究，為建筑物風(fēng)荷載值的確定提供理論和技術(shù)支持。
　　論文首先對(duì)流體力學(xué)的基本理論

2、進(jìn)行了梳理，總結(jié)了流體力學(xué)控制方程的時(shí)間差分格式和空間有限元離散格式。通過(guò)對(duì)一維定常對(duì)流擴(kuò)散方程有限元解的波動(dòng)研究，提出了一維補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)伽遼金(Complemental Standard Galerkin，CSG)有限元法，該方法包括一維插值形函數(shù)的構(gòu)造和節(jié)點(diǎn)一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性的補(bǔ)償。通過(guò)對(duì)比一維CSG法的解、基于一維線性插值形函數(shù)的解和微分方程的解析解，驗(yàn)證了提出的一維CSG法是準(zhǔn)確的，可有效地改善有限元解的精度。
　　接著在一維CS

3、G法的基礎(chǔ)上提出了求解N-S方程的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)伽遼金有限元法，該法包括二維和三維的指數(shù)型插值形函數(shù)、節(jié)點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性補(bǔ)償及相鄰單元之間動(dòng)量、質(zhì)量和能量通量的補(bǔ)償，同時(shí)提出了N-S方程的時(shí)間差分格式及分裂方法，實(shí)施以θ法為基礎(chǔ)的遞推求解流程和算法，并在AADS_ Fluid模塊中實(shí)現(xiàn)，通過(guò)算例表明采用CSG法計(jì)算所得的壓強(qiáng)、速度與試驗(yàn)值吻合良好，說(shuō)明該法是準(zhǔn)確和可行的，并有較好的精度，是一種平行于SUPG和CBS的流體力學(xué)有限元法。

4、r>　　最后，在流體力學(xué)有限元研究的基礎(chǔ)上，提出了CSG有限元法、流體力學(xué)計(jì)算中的相似性理論、計(jì)算風(fēng)場(chǎng)的構(gòu)建，采用徑向函數(shù)的信息傳遞技術(shù)等四部分組成的計(jì)算建筑風(fēng)場(chǎng)和確定風(fēng)壓系數(shù)的綜合方法，通過(guò)算例的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相比驗(yàn)證本綜合法是可靠的，計(jì)算量小，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。將其應(yīng)用到對(duì)高層標(biāo)準(zhǔn)模型CAARC的進(jìn)一步研究中，分析了不同地貌，不同風(fēng)向角以及開(kāi)孔的情況下建筑風(fēng)壓系數(shù)的變化，以及周邊建筑對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響，同時(shí)考慮建筑面內(nèi)的剪切力及摩擦力，為工程