懸挑屋蓋的風(fēng)荷載模擬與氣動(dòng)控制研究.pdf

1、體育場(chǎng)看臺(tái)懸挑屋蓋具有跨度大、結(jié)構(gòu)柔、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，是一種典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。由于其周圍流場(chǎng)的繞流特性十分復(fù)雜，由屋蓋本身引起的特征湍流影響顯著，擬定常假設(shè)已不再適用，至今為止沒(méi)有合適的風(fēng)荷載模型可供結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)使用，因此，很有必要對(duì)懸挑屋蓋的風(fēng)荷載特性進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究，以確立實(shí)用的風(fēng)荷載模型。此外，因?yàn)閼姨粑萆w上的風(fēng)荷載作用機(jī)理尚不清楚，其在強(qiáng)風(fēng)作用下的風(fēng)致局部破壞屢有發(fā)生，有必要對(duì)它開(kāi)展氣動(dòng)控制研究。
　　針對(duì)以上研究背景本

2、文首先采用CFD數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)懸挑屋蓋的風(fēng)荷載特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上分別確立了懸挑屋蓋的平均風(fēng)荷載和脈動(dòng)風(fēng)荷載模型。然后采用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)懸挑屋蓋的氣動(dòng)控制方法和原理進(jìn)行了深入的研究和探討。具體的主要工作和結(jié)論包括以下四方面：
　　1．針對(duì)建筑風(fēng)工程的特點(diǎn)，研究了建筑物CFD模擬關(guān)鍵技術(shù)：
　　(a)探討了建筑物繞流場(chǎng)計(jì)算時(shí)計(jì)算域的設(shè)置、湍流模型的選擇和計(jì)算網(wǎng)格劃分三個(gè)主要影響參數(shù)的設(shè)置問(wèn)題

3、，并給出了相應(yīng)的技術(shù)建議，可為實(shí)際工程的繞流場(chǎng)模擬提供參考。
　　(b)采用一系列高效方法模擬了大氣邊界層湍流入口，保證了 LES方法在模擬建筑物繞流時(shí)的計(jì)算效率和計(jì)算精度。具體的主要技術(shù)和結(jié)論包括：①通過(guò)引入隨機(jī)場(chǎng)的高效描述方法——本征正交分解技術(shù)(POD)，將其與諧波合成法(WAWS)相結(jié)合，編制了一種高效的隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)模擬方法——WAWS/POD法的計(jì)算程序，該方法能在保證計(jì)算精度的同時(shí)亦具有較高的計(jì)算效率，有效地解決了以往方法

4、在模擬多點(diǎn)、長(zhǎng)序列隨機(jī)場(chǎng)時(shí)矩陣維數(shù)超限的問(wèn)題；②針對(duì)生成的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)間序列由于不滿足連續(xù)性方程影響LES計(jì)算的收斂性問(wèn)題，通過(guò)引入無(wú)散度修正技術(shù)，并編制了相應(yīng)的程序，有效地提高了計(jì)算精度；③針對(duì)大渦模擬對(duì)計(jì)算資源要求苛刻的問(wèn)題，為了提高其運(yùn)算效率，基于FLUENT軟件平臺(tái)編制了可用于并行計(jì)算的用戶自定義函數(shù)接口程序。
　　2．探討了最不利風(fēng)向下來(lái)流地貌、屋蓋傾角、跨高比、看臺(tái)后部通風(fēng)率、下部看臺(tái)形式以及上游看臺(tái)的干擾等參數(shù)對(duì)懸挑屋