《膜結構風致耦合振動機理與抗風設計方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由孫曉穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：膜結構風致耦合振動機理與抗風設計方法研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫曉穎
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膜結構在風荷載作用下的流固耦合問題一直是結構風工程領域的難題，至今沒有很好解決。本項目在以往研究工作的基礎上進一步完善和深化，力求在以下幾個方面有所突破：（1）膜結構氣彈模型風洞實驗研究，在已有的簡化氣彈模型力學方法和風洞實驗初步成果的基礎上，開展大量的類比實驗，對膜結構風致振動過程中的氣動彈性效應進行了深入的理論分析和風洞實驗研究。（2）膜結構三維流固耦合數值模擬研究，通過引入大渦模擬技術、改進動格線技術及耦合交界面處的數據傳遞方法，建立更為精確的膜結構三維流固耦合數值模擬方法；完善申請人提出的簡化數值模擬方法，使其更具工程可操作性。（3）膜結構流固耦合機理及抗風設計方法研究，在實驗研究和數值模擬的基礎上，探討膜結構風致耦合振動機理，給出定量評價膜結構氣動彈性效應的指標，系統建立考慮流固耦合效應的膜結構抗風設計方法。
結題摘要
膜結構在風荷載作用下的流固耦合問題一直是結構風工程領域的難題，至今沒有很好解決。本項目在以往研究工作的基礎上進一步完善和深化，力求在以下幾個方面有所突破：（1）膜結構氣彈模型風洞實驗研究，首先採用非接觸測量系統對張拉膜結構進行了系統的氣彈模型實驗研究，探討了膜結構的流固耦合機理。研究表明膜的氣彈失穩主要由渦激共振引起，膜結構在風荷載作用下變形到平衡位置並圍繞該平衡位置進行振動，特定風速下，流體流經平衡位置會產生旋渦。然後在已有的簡化氣彈模型力學方法和風洞實驗初步成果的基礎上，開展大量的類比實驗，對膜結構風致振動過程中的氣動彈性效應進行了深入的理論分析和風洞實驗研究。（2）膜結構三維流固耦合數值模擬研究，首先採用WAWS/POD法模擬隨機風場，在此基礎上引入無散度修正，解決脈動風速時間序列不滿足連續性方程，從而影響LES計算的收斂性問題，有效提高計算精度。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，基於FLUENT軟體平台編制了可用於並行計算的用戶自定義函式接口程式。在基礎上建立更為精確的膜結構三維流固耦合數值模擬方法；完善了申請人提出的簡化數值模擬方法，使其更具工程可操作性。（3）膜結構流固耦合機理及抗風設計方法研究，在實驗研究和數值模擬的基礎上，探討膜結構風致耦合振動機理，給出定量評價膜結構氣動彈性效應的指標，系統建立考慮流固耦合效應的膜結構抗風設計方法。
