考慮流固耦合效應的某超高層建筑風場模擬及響應.pdf

1、隨著科學技術的不斷進步，現(xiàn)代建筑不斷向著更高、更大跨度和更不規(guī)則的方向發(fā)展。這些不斷涌現(xiàn)的超高層、超大跨度和極不規(guī)則的建筑大多屬于對風荷載敏感的建筑，和風場的流固耦合效應十分明顯。深入的系統(tǒng)研究建筑與風場的流固耦合效應，具有重要的學術價值和廣闊的應用前景。
　　本文以某超高層住宅為研究對象，在有限元軟件平臺下，分別建立剛性模型的數(shù)值風洞和氣彈模型的數(shù)值風洞，對比分析兩種模型的模擬結果，總結雙向流固耦合效應對建筑周圍風場分布的影響，

2、并簡單的分析了結構順風向的風振響應。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下。
　?。?）在廣泛查閱國內(nèi)外重要文獻和書籍的基礎上，提出本文研究題目的背景和意義，總結數(shù)值模擬和流固耦合理論的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。
　?。?）總結本文相關的結構風工程和數(shù)值模擬的理論知識。
　　（3）建立實際結構的有限元模型并進行模態(tài)分析，得到結構的一階振型和頻率；建立簡化的等效模型，作為流固耦合模擬時使用的氣彈模型；建立剛性模型的數(shù)值風洞；在ANSY

3、S14.0 Workbench中使用Fluent+Transient Structural+System Coupling的方法建立雙向耦合的數(shù)值風洞。
　　（4）對比分析兩種模型求解的建筑周圍的風場，并簡單的分析結構順風向的風振響應。得出的主要結論有：①在ANSYS14.0 Workbench平臺下使用Fluent+Transient Structural+System Coupling進行雙向流固耦合計算是可行的；②考慮流固耦

4、合效應后，求解的建筑周圍風場分布的基本規(guī)律是不變的；③考慮流固耦合效應后，建筑周圍局部風場的分布會有所不同，特別是建筑頂面和背面的局部風壓分布相差較大，說明高層建筑CFD（Computational Fluid Dynamics）計算時考慮流固耦合效應是很有必要的；④本工程的風荷載體型系數(shù)按照規(guī)范的規(guī)定取值是合適的，且由于風荷載體型系數(shù)是經(jīng)過平均化處理的變量等原因，本工程是否考慮流固耦合效應模擬得到的體型系數(shù)差別不大；⑤建筑的迎風面和背