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

1、近年來，隨著計算機技術(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)場分析的重要手段。論文重點研究了流體力學(xué)補償標(biāo)準(zhǔn)伽遼金有限元法，自主開發(fā)了AADS_ Fluid(Automatic Analysis andDesign of Space Structure_Fluid)模塊，對建筑風(fēng)場進(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)控制方程的時間差分格式和空間有限元離散格式。通過對一維定常對流擴散方程有限元解的波動研究，提出了一維補償標(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)點一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性的補償。通過對比一維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)點處的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性補償及相鄰單元之間動量、質(zhì)量和能量通量的補償，同時提出了N-S方程的時間差分格式及分裂方法，實施以θ法為基礎(chǔ)的遞推求解流程和算法，并在AADS_ Fluid模塊中實現(xiàn)，通過算例表明采用CSG法計算所得的壓強、速度與試驗值吻合良好，說明該法是準(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)計算中的相似性理論、計算風(fēng)場的構(gòu)建，采用徑向函數(shù)的信息傳遞技術(shù)等四部分組成的計算建筑風(fēng)場和確定風(fēng)壓系數(shù)的綜合方法，通過算例的計算值與實測值相比驗證本綜合法是可靠的，計算量小，計算結(jié)果準(zhǔn)確。將其應(yīng)用到對高層標(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)向角以及開孔的情況下建筑風(fēng)壓系數(shù)的變化，以及周邊建筑對風(fēng)場的影響，同時考慮建筑面內(nèi)的剪切力及摩擦力，為工程