懸挑屋蓋的風荷載模擬與氣動控制研究.pdf

1、體育場看臺懸挑屋蓋具有跨度大、結構柔、質量輕等特點，是一種典型的風敏感結構。由于其周圍流場的繞流特性十分復雜，由屋蓋本身引起的特征湍流影響顯著，擬定常假設已不再適用，至今為止沒有合適的風荷載模型可供結構抗風設計使用，因此，很有必要對懸挑屋蓋的風荷載特性進行系統(tǒng)、深入的研究，以確立實用的風荷載模型。此外，因為懸挑屋蓋上的風荷載作用機理尚不清楚，其在強風作用下的風致局部破壞屢有發(fā)生，有必要對它開展氣動控制研究。
　　針對以上研究背景本

2、文首先采用CFD數(shù)值模擬和風洞試驗相結合的方法對懸挑屋蓋的風荷載特性進行了系統(tǒng)的研究，在此基礎上分別確立了懸挑屋蓋的平均風荷載和脈動風荷載模型。然后采用CFD數(shù)值模擬方法對懸挑屋蓋的氣動控制方法和原理進行了深入的研究和探討。具體的主要工作和結論包括以下四方面：
　　1．針對建筑風工程的特點，研究了建筑物CFD模擬關鍵技術：
　　(a)探討了建筑物繞流場計算時計算域的設置、湍流模型的選擇和計算網(wǎng)格劃分三個主要影響參數(shù)的設置問題

3、，并給出了相應的技術建議，可為實際工程的繞流場模擬提供參考。
　　(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的計算效率和計算精度。具體的主要技術和結論包括：①通過引入隨機場的高效描述方法——本征正交分解技術(POD)，將其與諧波合成法(WAWS)相結合，編制了一種高效的隨機風場模擬方法——WAWS/POD法的計算程序，該方法能在保證計算精度的同時亦具有較高的計算效率，有效地解決了以往方法

4、在模擬多點、長序列隨機場時矩陣維數(shù)超限的問題；②針對生成的脈動風速時間序列由于不滿足連續(xù)性方程影響LES計算的收斂性問題，通過引入無散度修正技術，并編制了相應的程序，有效地提高了計算精度；③針對大渦模擬對計算資源要求苛刻的問題，為了提高其運算效率，基于FLUENT軟件平臺編制了可用于并行計算的用戶自定義函數(shù)接口程序。
　　2．探討了最不利風向下來流地貌、屋蓋傾角、跨高比、看臺后部通風率、下部看臺形式以及上游看臺的干擾等參數(shù)對懸挑屋