《重大建築與橋樑強颱風災變關鍵效應精細化研究》是依託同濟大學，由葛耀君擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：重大建築與橋樑強颱風災變關鍵效應精細化研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：葛耀君
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對超大跨橋樑、超高層建築和超大空間結構在強/颱風作用下的動力災變，重點突破強/颱風場非平穩和非定常時空特性及其氣動力理論模型、結構非線性動力災變演化規律與全過程數值模擬及其驗證、風致動力災變的失效機理與控制原理等關鍵科學問題；採用理論分析、物理實驗、數值模擬和現場實測相結合的方法，開展強/颱風場時空特性資料庫和模擬模型、結構氣動力數學模型與物理實驗識別、三維氣動力CFD 數值識別與高雷諾數效應、結構風致振動多尺度物理模擬與實測驗證、結構風致災變機理與控制措施等研究工作；研發並集成具有自主智慧財產權的理論分析、數值模擬、物理試驗和現場實測系統，形成重大建築與橋樑強/颱風動力災變模擬集成系統；最終實現重大工程風致災變全過程分析的重點跨越和理論升華，提升我國防災減災基礎研究的原始創新能力，為保障我國超大尺度重大工程的安全建設和正常運行提供科學支撐。
結題摘要
本項目從重大工程國家需求出發，開展六項研究工作，即強/颱風場時空特性資料庫和模擬模型、氣動力數學模型與物理實驗識別、三維氣動力CFD數值識別與高雷諾數效應、結構風效應全過程精細化數值模擬方法與軟體、結構風致振動多尺度物理模擬雨實測驗證和結構風致災變機理與控制措施，最終解決重大工程安全問題，獲得如下幾個方面的研究進展：(1)提出具有工程颱風意義的颱風場精細化預測模型，實現了水平解析度200m、時間解析度10min的近地面颱風精細風場模擬；收集1600多個影響我國的颱風資料，並建立了工程颱風Monte Carlo隨機數值模擬平台。(2)研製了多風扇主動控制風洞，建立了用於多分量氣動導納識別以及考慮特徵紊流效應的非定常抖振頻域分析理論；建立了箱梁非線性豎向和扭轉渦激力的數學模型；基於縮階微分方法進一步提出了非線性、非定常顫振力和渦振力模型及其模型參數實驗擬合方法；提出聚類分析算法自動快速識別大跨度橋樑主梁渦激振動方法。(3)提出了大跨度斜拉橋斜拉索風雨激振多相多尺度模型和數值雨模型，實現了斜拉索風雨激振多相多尺度高效高精度數值模擬，揭示了斜拉索風雨激振機理。(4)完成100多個超高層建築模型在四類地貌條件下的測力\壓\阻尼的模型風洞試驗，開展了超高層建築風致效應的多尺度研究（現場實測、風洞試驗與數值模擬）；導出三維耦合風力數學模型；提出湍流來流邊界條件自保持的新方法；提出了新的大渦模擬亞格子模型及入口湍流流場產生的新方法和模擬平衡大氣邊界層的通用方法，實現了對大型建築結構風效應全尺寸高雷諾數數值模擬。(5)基於系列氣彈模型風洞試驗，揭示了柔性屋蓋的氣彈失穩機理，建立了考慮氣彈失穩的膜結構抗風設計方法；系統開展了柱面屋蓋雷諾數效應風洞試驗研究，揭示了壁面邊界、三維繞流、來流湍流度和表面粗糙度等因素對柱面屋蓋雷諾數效應的影響規律；提出了考慮認知不確定性的結構風效應機率模型，建立了風速和風效應樣本數與結構風效應變異係數的關係。(6)系統研發了結構風效應全過程精細化數值模擬平台，可以有效模擬二/三維結構風效應全過程流固耦合效應和全過程氣動力效應。(7)揭示了結構風致災變機理和控制原理，集成了多種控制措施庫（包括中央開槽、中央穩定板、檢修軌道移位、水平分隔板、導流板、風嘴、MTMD、電渦流調諧質量阻尼器、吹吸氣流動控制、欄桿倒角、風嘴、風障、導流板、隔渦板和穩定板等）。
