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1、大跨度空間結(jié)構(gòu)和超高層結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載作用相當(dāng)敏感。在風(fēng)荷載作用時(shí)這些結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變形和振動(dòng),這種變形和振動(dòng)同樣也會(huì)對(duì)其周邊繞流風(fēng)場(chǎng)及表面風(fēng)壓分布產(chǎn)生影響,形成流固耦合效應(yīng)。流固耦合效應(yīng)已造成很多工程結(jié)構(gòu)發(fā)生重大災(zāi)變,然而由于問(wèn)題的復(fù)雜性,該問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好解決。近十年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展,這為流固耦合技術(shù)研究提供了新的契機(jī)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
本文首先對(duì)采用弱耦合算法求解流固耦合問(wèn)題時(shí)的求解策略進(jìn)行了分析;其
2、次,基于大渦模擬方法對(duì)湍流控制方程進(jìn)行了推導(dǎo),研究了湍流控制方程的離散格式以及對(duì)離散方程進(jìn)行數(shù)值求解的SIMPLE算法;再次,分析了求解結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)方程的Newmark-β法;最后,研究了流固耦合界面信息傳遞與交換技術(shù),并在前期研究的基礎(chǔ)上,研制了求解流固耦合問(wèn)題的計(jì)算程序。
采用本文研制的數(shù)值風(fēng)洞計(jì)算程序?qū)?jīng)典的平板流固耦合問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),平板周圍存在繞流,同一截面(z=4m截面或z=3.5m截面)在平
3、板區(qū)域內(nèi)(y=0~0.5m)流場(chǎng)三維速度u、v和w值相差不大;平板邊緣處速度w變化較大,而其他區(qū)域內(nèi)流場(chǎng)速度w遠(yuǎn)大于速度u、v;不同時(shí)刻同一截面沿同一方向(x軸或y軸)風(fēng)速變化趨勢(shì)基本一致。結(jié)構(gòu)因脈動(dòng)風(fēng)速的影響做小幅往復(fù)運(yùn)動(dòng),其計(jì)算位移值遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)尺寸,且同一時(shí)刻平板頂部位移值最大。利用ANSYS Workbench軟件對(duì)該算例進(jìn)行了計(jì)算,并將兩者求解結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,通過(guò)對(duì)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算偏差值統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),流場(chǎng)的多數(shù)測(cè)點(diǎn)流速偏差值不超過(guò)20
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