导读:本文包含了结构风效应论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:阻尼,卷积非粘滞阻尼模型,超高层建筑,风效应
结构风效应论文文献综述
吕蒙,段忠东[1]（2017）在《基于卷积非粘滞阻尼模型的超高层结构风效应分析》一文中研究指出有限元方法中相对于对结构质量与刚度特性的描述,结构阻尼的描述仍具有较大的模糊性。随着新型建筑材料与复杂结构体系的发展,以及对计算机模拟要求的提高,阻尼作用的机理与相应阻尼模型的研究成为值得关注的问题。基于一种阻尼力与质点速度历程相关的卷积非粘滞阻尼模型,采用微分求积求解算法,对一个大型复杂超高层建筑结构的风振响应进行了分析,并与常用的比例粘滞阻尼模型进行了对比。对卷积非粘滞阻尼力模型系统的响应特征进行了分析,特别是该模型的松弛效应对结构响应的影响。另外,作为将这种新阻尼模型应用于实际工程的一次探索,本文采用微分求积算法,建立了一套可将该阻尼模型及其求解算法嵌入通用有限元软件的求解系统,可用于复杂结构的动力响应分析。(本文来源于《计算力学学报》期刊2017年06期）
余远林[2]（2017）在《高层建筑结构风效应的大涡模拟研究及应用》一文中研究指出超高层建筑结构具有柔度大、质量轻、自振周期长以及阻尼比小等特点,随着高度的增加风荷载逐渐成为控制超高层建筑结构安全性和舒适性的控制性荷载。超高层建筑的不断涌现促进了国内外结构风工程学科的研究和发展,而数值模拟作为结构风工程的主要研究方法之一受到越来越多研究人员的关注。当今超高层建筑结构抗风设计对数值模拟提出了更高的要求,设计人员希望能够通过数值模拟准确分析建筑表面的风压分布以及风振响应,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)作为非定常的数值模拟方法逐渐成为了计算风工程(Computational Wind Engineering,CWE)的研究热点。本文主要对大涡模拟的理论和数值模拟技术进行研究,并把该项技术应用到高层建筑绕流分析中,以探索出一种高效率、高精度的结构抗风数值模拟方法。本文主要有以下几个方面的内容:(1)大涡模拟基本理论和方法的研究。本文首先对大涡模拟的关键问题——入口湍流生成方法进行研究。基于湍流合成方法(Random Flow Generation,RFG)在前人基础上进行了改进,提出了一种新的改进的湍流入口生成方法——窄带迭加法(Narrowband Synthetic Random Flow Generator,NSRFG),并采用数值模拟对该方法进行了检验,以验证该方法的适用性和有效性。基于新的LES入流湍流生成方法,搭建本文整体研究框架,包括标准建筑模型的数值模拟、超高层建筑工程案例的模拟研究、以及不同锥度楔形建筑模型结构风效应的参数比较研究等,以及在这些研究中所采用的风荷载和风振响应数据的处理和分析方法等。(2)CAARC(Common wealth Advisory Aeronautical Research Council)标准建筑模型绕流的数值模拟研究。基于本文提出的窄带迭加法对CAARC标准建筑模型进行了大涡模拟研究,并把模拟结果与华南理工大学风洞试验结果进行了详细比较。通过二者风压分布和风振响应计算结果的对比,验证了本文数值模拟方法的有效性和适用性。同时,与国际上新提出的CDRFG(Consistent discrete random flow generation)方法进行了横向比较,表明NSRFG方法具有计算效率更高、结果更准确的优势。(3)南宁五象东盟塔风振响应的大涡模拟研究。以高度为528m的南宁五象东盟塔为工程案例,采用本文提出的窄带迭加法(NSRFG)对其进行了大涡模拟研究和风振响应分析,计算了该结构的基底荷载和位移响应,并把数值风洞模拟结果与高频天平测力(HFFB)风洞试验结果进行详细对比。结果表明,虽然数值模拟结果与风洞试验结果存在一定差距,但二者基本规律保持一致,并且本文的数值模拟结果较好地预测了与实验结果相近的建筑绕流漩涡脱落频率,能为结构初步设计提供有价值的参考。(4)强风作用下楔形外形超高层建筑风效应大涡模拟研究。采用本文提出的NSRFG方法对四种不同锥度的楔形外形建筑模型进行了建筑结构风效应的大涡模拟对比研究,以比较不同锥度给高层建筑模型的结构风荷载和风振响应带来的差异。数值模拟的研究结果表明,虽然在不同锥度下建筑模型平均风压和脉动风压的分布规律相似,但在结构风振响应方面,结构横风向的峰值基底弯矩响应是随模型锥度增大显着而减少的,表明采用自下至上逐渐收缩和适当锥度的建筑体形能够有效地减小结构横风向的气动荷载以及风致响应;经过对数值模拟结果和风洞试验的结果比较后发现二者变化规律基本一致,由此表明基于本文改进的入口湍流生成技术,大涡模拟可以达到较高的精度,进而能够实现对超高层建筑气动外形进行优化设计研究。(本文来源于《华南理工大学》期刊2017-06-01）
徐欢欢[3]（2017）在《太阳能利用相关结构风效应研究》一文中研究指出定日镜和槽式聚光器均是太阳能热发电系统的聚光装置,风荷载作为一种随机荷载,是影响聚光装置聚光效率和安全性能的主要因素,开展定日镜和槽式聚光器的抗风研究具有重要意义。将挡风墙应用到定日镜结构的抗风设计中,确定挡风墙的最优参数能很好的改善定日镜的风致效应。槽式聚光器结构用钢量大、造价高,对其进行用钢量的优化能很好的降低成本。研究槽式聚光器在风荷载下的镜面变形,给出镜面变形的解析解,有利于系统的分析聚光器的聚光效率。基于此,本文开展了如下研究工作:首先,对定日镜结构进行静力分析。根据风洞测压试验数据,计算定日镜等效静力风荷载;利用Midas建立定日镜的有限元模型,对定日镜结构进行自重和风荷载作用下的静力分析,得到定日镜在不同仰角下的变形和组合应力。结果表明:该定日镜结构能够安全工作,且正常使用状态下的变形计算结果可用于定日镜聚光效率的研究。其次,研究挡风墙对定日镜镜面典型测点极值风压系数的影响。有挡风墙存在时,分析了定日镜镜面典型测点极值风压系数在最不利风向角下对应的干扰因子,进而确定挡风墙的最优高度、最优孔隙率和与定日镜之间的最优距离。挡风墙高度为0.8H、孔隙率为40%、挡风墙与定日镜之间的距离为6h时,挡风墙对定日镜镜面典型测点极值风压系数的遮挡效果最好。然后,研究挡风墙对定日镜结构风力系数的影响。以挡风墙的孔隙率和与定日镜之间的距离为设计参数,以挡风墙对风力系数的遮挡效率为目标函数,采用均匀设计法安排试验,建立平均阻力系数、平均升力系数和平均力矩系数与参数之间的回归模型,进而对挡风墙参数进行优化。结果表明:均匀设计方法可以用于挡风墙的优化,整个优化过程简单且结果可靠。再次,为减少槽式聚光器结构的用钢量,选取聚光器拉翅、主叁角桁架的截面尺寸及拉索初拉力为优化参数,以镜面变形与构件应力为约束条件,采用均匀设计法对聚光器结构在最不利工况下进行优化设计。研究表明,均匀设计方法可用于聚光器结构的优化,在满足结构变形条件下聚光器的用钢量可减少10.3%。最后,计算槽式聚光器镜面板风荷载作用下的变形。基于板壳力学中的李维解法计算槽式聚光器镜面变形的解析解,并与有限元计算结果进行对比,结果表明李维解法的精度可以满足工程需要;根据解析解分析发现,聚光器镜面板的变形会导致反射光线偏离焦点。(本文来源于《湖南大学》期刊2017-05-09）
徐安[4]（2016）在《超高层建筑结构风效应的现场实测与风洞试验研究》一文中研究指出超高层建筑是一种典型的风敏感结构,风荷载是该类结构的主要水平控制荷载之一。本文对超高层建筑风效应的几个关键问题开展现场实测与风洞试验研究,主要包括:(1)研究了高层建筑风洞试验的尺度效应。以高层建筑标准模型(CAARC)为案例,进行了1:300、1:400和1:500叁种缩尺比的刚性模型多点同步测压风洞试验,研究了平均风压系数和体型系数、均方根风压系数、脉动风压功率谱及空间相关性、测点层风荷载功率谱及空间相关性等重要参数的尺度效应。结果表明,不同缩尺比模型所测得的迎风面正压系数具有很好的一致性,相对而言,模型侧面和背风面负压系数的相对误差较大;相对于小尺寸模型,大尺寸模型风压和测点层风荷载的空间相关性较弱,但不同缩尺比模型的测点风压功率谱和测点层风荷载功率谱随频率的变化规律保持了较好的一致性。(2)研究了超高层建筑结构风致振动的阻尼特性。针对一些学者提出的两种修正随机减量(Random Decrement Technique,RDT)方法以及在此基础上得出的超高层建筑风致振动的阻尼比随振幅非线性变化这一结论,首先利用含有常数阻尼比的理想信号和带噪声信号验证这两种修正RDT方法的有效性,结果表明:对于隐含常数阻尼比信息的仿真信号,在部分工况下识别得到的阻尼比与振幅呈非线性关系,因此这两种方法本身以及基于这两种方法得出的有关结论的正确性存在疑问。以280m高的深圳卓越世纪中心为案例,基于2011至2013年间4次台风过程中的实测数据以及若干弱风和环境振动数据进行了动力参数识别,结果表明,该结构的阻尼比与风致振动的振幅并无显着的非线性关系。(3)研究了高频底座测力天平(High-frequency Force Balance,HFFB)风洞试验中模型-天平系统的动力参数识别方法。HFFB风洞试验的测试数据需要经过预处理,以消除天平-模型系统对于气动荷载的放大效应。本文提出了一种识别HFFB风洞试验中模型-天平系统动力参数的新方法。与传统方法不同,该方法无需额外的敲击试验,而是直接采用风洞试验得到的基底荷载进行动力参数识别,该方法对于不同风向角识别得到的阻尼比有所不同,得到的阻尼比自然地考虑了气动阻尼的影响,因此该方法不仅比传统方法更为简便,得到的结果也更为准确。通过1个矩形横截面假想超高层建筑、1个近似矩形横截面实际超高层建筑和1个非矩形横截面实际超高层建筑的案例分析验证了本文方法的有效性。(4)提出了一种基于HFFB风洞试验的等效静风荷载计算方法。该方法在传统的等效静风荷载计算公式中附加了一项背景和共振响应相关项,相比于传统方法,新方法能够考虑背景响应和共振响应的相关性,因而计算结果更为精确。以广州东塔和西塔为案例说明了考虑背景和共振响应相关性的必要性以及新方法的有效性。(5)研究了不同风气候模型对应的参考风压对于结构风致响应的影响。以广州东塔为案例,考察了4种不同的风气候模型对应的不同参考风压对于结构响应计算结果的影响。结果表明,根据不同参考风压计算得到的结构响应存在很大差别。以广州西塔为案例,将基于4种参考风压所得到的结构顶部加速度响应与2008至2016年间主要台风过程中的实测结果进行对比分析,结果表明实测得到的最大瞬时加速度明显小于风洞试验结果,这说明4种风气候模型可能都高估了结构顶部的参考风压。另一方面,对于东塔和西塔的结构响应对比分析表明,东塔的峰值顶部加速度、峰值基底倾覆弯矩响应系数等响应结果小于西塔的计算结果,这说明采用退台设计方案的东塔比西塔具有更好的抗风性能。(6)以深圳京基100大厦为对象,进行了超高层建筑现场实测和风洞试验的综合案例分析。采用LAC-I型无线加速度传感器,对高441.8 m的深圳京基100(KK100)的加速度响应进行了为期5年(2011~2015)的连续监测。选取了4次主要台风过程(“纳沙”、“杜苏芮”、“维森特”和“天兔”)中的加速度观测数据以及常态弱风和环境激励下的加速度数据进行结构动力参数识别以及验证与风洞试验结果的一致性。结果表明:各种工况下自振频率的识别结果具有很好的一致性,比有限元建模分析得到的相应结果大约21%,而阻尼比的识别结果表现出一定的离散性,x、y两个方向的阻尼比分别在0.6%~0.9%和0.33%~0.71%之间变化,但阻尼比与振幅并不存在明显的相关性。在风场条件基本一致的情况下,实测结果与风洞试验结果具有良好的一致性,两者在振幅较强的横风向的加速度响应相差4.2%,这说明风洞试验的可靠性。同时近5年来的连续观测遇到了和深圳地区10年重现期风压相当的最大风速,测得的最大瞬时加速度仅为0.123 m/s2,表明该建筑的舒适度能够满足要求。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-04-11）
康建彬[5]（2014）在《风场和周边建筑对大型建筑结构风效应的干扰研究》一文中研究指出风场和周边建筑对大型建筑结构风效应的干扰问题一直是风工程界研究的热点问题。此问题从研究对象方面来说可分为两个类型，一类是对高层建筑结构风效应的干扰，一类是对大型工业建筑结构风效应的干扰；而从影响效应方面来说亦可分为两类，一类是对建筑结构物风压的影响，一类是对建筑结构物整体受力的影响。高层建筑做为一种民用建筑，在我国应用范围很广。随着我国城市化进程的推进，高层建筑越来越多，许多早期建在郊区的高层建筑所处的地貌类型以及周边建筑分布情况可能发生变化，这些变化势必会导致高层建筑风压大小发生改变，因此，研究风场和周边变化对高层建筑平均风压和峰值风压的影响具有很重要的工程意义。本文以某高层建筑为工程背景，通过风洞测压试验，对B、C、D叁类风场条件下，高层建筑有、无周边干扰情况下平均风压和峰值风压数据进行对比分析，详细探讨了风场变化和周边干扰对高层建筑平均风压和峰值风压的影响。研究结果表明：风场类型对高层建筑平均风压和峰值风压有较大影响，绝大多数情况下，不同场地类别高层建筑的平均风压和峰值风压由大到小依次是B类、C类、D类；周边干扰对高层建筑平均风压和峰值风压的影响与干扰建筑所处的相对位置有关。煤气柜做为一种大型的工业建筑，在工业领域应用较广，一旦煤气柜发生破坏，后果不堪设想，考虑到生产安全，煤气柜大都建在城市的郊区，所处地貌类型大都接近于B类，随着经济的发展，已有煤气柜的周边可能再建立另外一个煤气柜，新建煤气柜的存在必然改变早期已有煤气柜的动力效应。因此，以煤气柜的基底剪力为其整体受力指标，进而研究周边柜体对煤气柜的受力状况的影响具有很重要的工程意义。本文以上海宝钢煤气柜为工程背景，通过风洞天平测力试验，对B类风场条件下，煤气柜有、无周边柜体干扰情况下平均基底剪力和脉动基底剪力数据进行了对比分析，详细探讨了不同净距（周边柜体与煤气柜间净距）下，周边柜体对煤气柜平均基底剪力和脉动基底剪力的影响。研究结果表明：煤气柜平均基底剪力和脉动基底剪力的大小与周边柜体的相对位置以及风向角有关。(本文来源于《湖南大学》期刊2014-05-26）
苏波,何星星,韩向科,钱若军[6]（2013）在《膜结构风效应现场实测方法研究》一文中研究指出大跨度风敏感结构,如膜结构在强风作用下的行为特性仍然是结构风工程重点研究领域之一。目前结构风效应的研究多基于数值模拟和风洞试验研究,现场风振实测成果较少。本文阐述了国内外大跨空间结构领域的风振监测相关研究成果,着重介绍了江苏大学结构风工程研究团队膜结构风效用现场实测方法、试验仪器和进展情况。以期获得膜结构在真实环境下的风效应,为风场模拟和耦合风作用研究提供试验数据。(本文来源于《第十叁届全国现代结构工程学术研讨会论文集》期刊2013-07-19）
孙斌[7]（2013）在《基于无线传感系统的大跨度空间结构风效应实测研究》一文中研究指出现场实测、实验室模拟及理论分析是结构风工程的叁种主要研究方法,其中实验室模拟及理论分析必须以现场实测为标准。由于实施难度较大,世界范围内的实测试验数量较少。本文对世界上已有的实测试验进行了列表总结和综述,阐明了实测设备是制约实测试验开展的最重要因素。首先,本文在实测“数据采集叁原则”基础上研发了适用于土木工程领域的无线风速风压传感系统。本文提出风致内压理论可以解决风压传感器标定所面临的困难,并制作了一个立方体模型,利用模型内压成功标定了无线风压传感系统。其次,对风压实测试验所必须面对的参考压力问题进行了分析,分析结果显示,参考静压问题的本质是建筑物周围的风致静压场。本文在风洞中对一个立方体模型的周围静压场进行了探测,针对目前无法精确测量静压的情况,提出了一种无量纲化方法,给出了静压场的分布规律,运用幅值域及频域方法详细分析了建筑物周围各区域的流场特性,之后给出了静压场主要方向的分布函数型式,并推断了静压场的静力及动力边界。通过CFD数值风洞方法深入研究静压场分布规律,发现建筑物周围近距离范围内有两条狭长地带能用于快速测量参考静压,称之为“静压走廊”,通过一定方法可确定其位置及走向。其后,对一典型叁心圆柱面网壳进行了风洞试验和CFD数值模拟,结果显示数值模拟能较准确反映实际情况,在此基础上,对两个柱面网壳并列布置的风致干扰效应进行了研究,该结果与静压场的研究结果相符。再次,本文利用所研发的无线风速风压传感系统对浙江大学体育馆屋盖进行了风效应实测。试验过程显示,相比有线设备,无线设备能大大降低设备安装难度及减少试验资金耗费,无线设备的便利性极其突出。实测过程中经历了强台风“海葵”,在其经过杭州前后的近4个小时进行了风效应实测。以实测风速数据对台风“海葵”的风特性进行了分析总结,风洞可利用此风特性模拟强台风。以实测风压数据对浙江大学体育馆的屋盖风压特性进行了研究,发现浙江大学体育馆上的所有风压测点都体现出了强非高斯分布特征,这意味着使用峰值因子法预测大跨度空间结构峰值风压需要特别谨慎,文中给出了峰值因子的推荐取值,并指出了按照现行风洞试验方法所设计的大跨度空间结构屋盖上可能会比较偏危险的区域。实测脉动风速及脉动风压功率谱密度两两不相同,这说明大跨度空间结构屋盖的风压脉动不完全取决于风速脉动,故本文通过风速风压实测确定准定常假定在大跨度空间结构上不适用。本文通过设备研发、设备标定、实测方法研究,再到利用此设备进行真实建筑的实测试验,开启了利用无线传感设备进行结构风工程实测的崭新途径,本文的思路及设备可对未来结构风工程实测试验提供参考。(本文来源于《浙江大学》期刊2013-04-01）
吴迪[8]（2012）在《大跨屋盖结构风效应不确定性及抗风设计方法研究》一文中研究指出基于可靠度的抗风设计是结构风工程理论发展的重要方向,而从概率的角度处理结构抗风设计中的各种不确定因素,对结构风荷载和风振响应进行不确定性分析则是构建结构抗风可靠度理论的前提和基础。大跨屋盖结构的抗风问题具有多荷载形态、多响应振型和多等效目标的特点,这种复杂性导致了各种不确定因素对于大跨屋盖结构抗风问题的影响更为显着。因此,以大跨屋盖结构作为研究对象,从理论、实验等多方面开展深入细致的风效应不确定性研究,进而提出基于概率的抗风设计方法,不仅对丰富和发展现有抗风设计理论具有重要价值,对于进一步推动我国大跨屋盖结构的应用与发展亦具有重要的现实意义。本文主要进行了如下几方面的工作1、构建结构风效应不确定性研究的理论框架以Davenport"风荷载链”概念为基础,构建了结构风效应不确定性研究的理论框架：确定以概率相关系数检验法和极大似然估计法对结构风效应各阶统计量的概率分布拟合优度进行定量评价,建立最优概率分布模型；以参数灵敏度分析方法定量评估各种不确定因素对结构风振响应不确定性的贡献率,获得不确定性在风荷载与风振响应间的传递规律；采用基于极值理论的估计方法计算具有确定保证率的极值风荷载和风振响应。2、大跨屋盖风荷载的不确定性分析对具有典型形式的大跨屋盖刚性模型进行了超过1000次的独立采样风洞试验,获得大量脉动风压样本。通过对风荷载各阶统计量(均值、标准差、偏度、峰度)进行不确定性分析,建立了相应的概率描述模型,研究发现正态分布和对数正态分布是脉动风压前3阶统计量的最优分布,广义极值分布是峰度系数的最优分布。基于极值理论建立了极值风压的概率模型,探讨了极值风压概率分布与特征湍流的关系；对传统峰值因子法的荷载保证率进行了评估,发现峰值因子法无法给出具有一致保证率的极值风压分布,且较大程度的低估了最不利负压,误差率在20%-30%之间。3、空间结构风振响应的不确定性分析以多次独立采样风洞试验获得的大量脉动风荷载样本为激励,应用全局灵敏度分析方法-Sobol'方差分解法对空间结构极值风振响应进行了参数灵敏度分析,定量评估了各种不确定因素对结构风振响应不确定性的贡献率,研究发现：①结构风振响应的不确定性主要受风荷载不确定性控制；②结构风振响应的参数灵敏度与共振响应在总响应中的比重有关,共振响应越大,结构对风荷载越敏感。建立了结构动力极值响应的概率分布模型,探讨了极值风响应的概率分布特征,并与峰值因子法进行了对比,发现峰值因子法无法给出具有一致保证率的极值风振响应。4、提出具有确定保证率的围护结构设计风荷载分析方法为获得具有确定保证率的围护结构设计风荷载,提出了针对较小容量样本的高效概率分析方法-改进“独立风暴法”,其基本思路是设定某一荷载阂值,将连续超出该阂值的时段记为一个独立脉冲,将每个独立脉冲的最大值作为一个极值样本进行概率分析。由于样本抽取时保证了各脉冲极值的独立性,且各独立脉冲的形成机制具有较好的一致性,因此应用这一方法可对较小容量样本获得较为精确的概率模型。5、提出具有确定保证率的主体结构设计风荷载分析方法针对大跨屋盖结构多振型参振、等效目标众多的特点,提出了具有确定保证率的主体结构设计风荷载确定方法-一致等效静风荷载分析方法,其基本思想是：分别建立多目标等效方程组和约束方程组,前者的目的是获得与各等效目标吻合程度最好的解,后者的目的是限制某些奇异荷载作用模式的出现,从而解决了大跨屋盖结构等效静风荷载研究中突出存在的多目标等效问题,使主体结构设计风荷载在整体上具有一致的保证率(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2012-07-01）
卢春玲[9]（2012）在《复杂超高层及大跨度屋盖建筑结构风效应的数值风洞研究》一文中研究指出对超高层及大跨度建筑结构风效应的研究方法主要为现场实测、风洞试验和数值模拟。与现场实测和风洞实验手段相比,CFD数值风洞模拟,尤其是大涡模拟,具有以下优点：1、能提供丰富的数据和结果,包括整个流场的完整数据,所有模拟的建筑表面上的风压分布情况,包括很小区域上的风压变化。这是现场实测和风洞试验不能做到的。2、可以进行建筑结构全尺寸、高雷诺数的模拟。可以避免雷诺数效应的影响,这是风洞试验难以解决的问题。3、可以产生更符合实际大气边界层风场特性的流场。可以方便的分析不同湍流流场对结构风效应的影响。4、便于进行参数分析。可对一些流动现象和风效应做机理性的分析研究。5、成本较低。不需要制作试验模型,布置传感器等。以往对结构风效应的数值模拟多采用定常或非定常计算的雷诺平均方法,对脉动风荷载的预测不准。近几年来,通过大涡模拟计算建筑表面的风压、风荷载以及风致响应的方法虽然已经获得了一定的进展,但所分析的建筑结构的外形大都比较简单,多为长方形和圆形。且多数大涡模拟亚格子模型的算法是针对高精度数值格式和计算结果质量容易保证的结构网格。本文采用新提出的结构风效应大涡模拟数值风洞的关键技术针对复杂超高层、大跨度屋盖结构的风流场、风荷载和风致振动响应进行了大涡模拟研究。并采用数值模拟方法对大跨度屋盖结构风致雪漂造成的雪压不均匀分布以及超高层建筑中运用凤力发电可能导致的气动噪声问题进行了研究及评估。本文的主要研究工作为：(1)介绍了结构风效应数值风洞研究的基本理论知识。本文将大涡模拟作为结构风效应数值风洞模拟的一种非常重要的方法。针对现有亚格子模型在结构风工程实际运用中存在的问题以及入口湍流风场生成方法的缺点,本文建议采用结构风效应大涡模拟数值风洞的关键技术：主要针对工程应用提出的一种新的亚格子模型及一种新的入口湍流生成的DSRFG方法。并对这两种方法及优点进行了详细的介绍。采用结构风效应数值风洞的关键技术是本文的模拟结果能够成功运用于实际工程抗风设计的关键因素,是本文主要研究工作的基础。(2)运用大涡模拟数值风洞关键技术,基于Linux系统下软件Fluent6.3的并行计算技术,对深圳新火车站进行了全尺寸的大涡模拟。数值模拟得出的屋盖上平均风压、脉动风压分布及数值与风洞试验数据有较好的吻合。验证了大涡模拟数值风洞关键技术对大跨度屋盖结构抗风设计的有效性和正确性。此外,数值风洞结果可以反映出采用缩尺模型的风洞实验很难捕捉到的狭小区域上风压梯度的剧烈变化以及站台雨棚底面与站台立柱相接处,风洞试验无法测到的该区域受立柱的影响而发生的局部风压变化。对深圳新火车站周围的风流场进行了全面细致的分析,克服了受到试验设备以及天气条件限制下,物理风洞试验和现场观测很难全面观测到建筑物周围流场的弊端。对屋盖风压分布通过流场分析了进行机理性研究,揭示建筑物周围的风速场和建筑表面风压的关联。(3)全面考虑了以深圳大运会体育场馆为中心10公里范围内的山体和主要建筑物,采用大涡模拟数值风洞的关键技术对其进行了全尺寸的数值模拟。对深圳大运会体育中心片区的风场特性进行了分析；采用超越阈值概率方法对体育场馆周围行人风环境进行了评估；对体育场馆的平均、脉动风压分布特点进行了研究,探讨了体育场馆周边山体及建筑物对其风压分布规律及数值大小的影响；根据大涡模拟得到的体育场屋盖表面的风力时程数据对其风荷载特性进行了探讨,并计算了体育场屋盖的静力等效风荷载。数值风洞的模拟结果成功运用于大运会体育场馆的设计复核中。(4)以台北101大楼(高508m)以及深圳平安国际金融大厦(高660m)两栋着名的超高层建筑为背景,采用大涡模拟数值风洞的关键技术对其进行了全尺寸的数值模拟。得到了台北101大楼以及深圳平安大厦周围的风流场及作用于其上的风荷载时程数据。计算了风荷载作用下两栋大楼的风致响应以及等效静力风荷载。并将计算结果与现场实测以及风洞试验的相应数据进行了对比,验证了本文采用的数值风洞技术对超高层建筑抗风设计的正确性与可靠性。探讨了不同的湍流流场对超高层建筑风场、风压分布、风荷载以及风致响应的影响。(5)以吉林新火车站为研究对象,采用Euler-Euler体系的两相流理论,在流体计算软件FLUENT6.3基础上编写了相应的UDF计算程序,对吉林火车站周围的风雪运动进行了数值模拟,得到了不同风向下屋盖表面风致雪压的不均匀分布情况,总结了风雪共同作用下雪压的分布规律；给出了吉林火车站屋盖表面上的平均雪压分布,探讨了火车站屋盖及雨棚各分块积雪分布系数随风向的变化情况。为寒冷气候下大跨度屋盖结构的抗风设计提供了依据；(6)对采用风机发电的“高性能”可持续性建筑：“珠江城”商务写字楼由于风洞口和风机的存在可能产生的气动噪声问题进行了数值模拟研究。采用基于SST湍流模型的宽频带噪声源模型得到了“珠江城”商务写字楼风洞口周围的噪声分布。探讨了有无风机对风洞口周围的噪声分布及大小的影响。对“珠江城”商务写字楼风洞口周围产生的室外噪声及室内噪声进行了评估。(7)本文在高雷诺数(108)情况下,对大规模复杂建筑结构风荷载和风致振动运用大涡模拟取得的结果及与原型实测和风洞试验结果进行了对比分析,在国内外风工程及结构工程界尚属首次。(本文来源于《湖南大学》期刊2012-02-20）
陈伏彬[10]（2011）在《大跨结构风效应的现场实测和风洞试验及理论分析研究》一文中研究指出随着科技的进步与新型轻质、高强材料的使用,建筑物不断向跨度越来越大、高度越来越高的方向发展,导致建筑物的柔度越来越大,自振频率与结构阻尼也越来越小,结构动力敏感性变大,风荷载成为此类结构设计的主控荷载。同时,大跨结构与超高层建筑往往是某区域的地标性建筑,因此有必要对这些建筑的风致荷载进行深入研究,以确保结构设计的安全。本文以广州国际会展中心为工程背景建立了风效应实时监测系统,测试了2008年台风“鹦鹉”登陆时风特性及风致振动响应,获得了有实际工程意义的大跨结构风效应的实测数据。采用功率谱峰值拾取法、频域分解法以及随机减量法拾取其振动模态,将实测结果与有限元数值计算结果进行对比,评估了数值计算的有效性；在时域内利用随机减量技术评估了大跨屋盖结构非线性阻尼比特征,并给出了随振幅非线性变化的阻尼比的取值范围；在大气边界层风洞中对该大跨结构开展同步多点测压试验,在时域与频域内详细分析风致荷载特性。在相同条件下,对比风洞试验加速度响应结果与实测结果的差异,评估了风洞试验手段的有效性。通过对某一大跨平屋盖结构开展6种来流湍流工况下的同步多点测压风洞试验,从涡心位置与旋涡作用范围深入研究了锥形涡的发生、发展机理。基于测点的脉动风压功率谱特性分析了特征湍流中旋涡脱落特点,分析了测点的概率统计特性,评估了脉动风压的非高斯特性。本文基于近海岸100米高测风塔的现场实测数据,分析获得了台风登陆时平均风速剖面与湍流度剖面。在大气边界层风洞中重现此台风风场与规范B类风场条件,分别对某一体育场刚性模型开展了测压试验工作,详细分析与对比了两类风场条件下大跨屋面风荷载分布规律特征,评估了台风风场条件下风荷载取值。对两个双曲面大跨屋盖结构开展了风洞测压试验,详细分析了双曲面屋盖结构体型系数的变化规律,并与规范值进行比较。同时以某一大跨度火车站建筑为工程背景,研究其在规范B类风场条件下的风致荷载特性,分析了站台轨道上火车数量对屋面风荷载的影响,基于测点的概率密度函数讨论了峰值因子的取值。本文基于POD技术将风压场分解为仅与时间有关的主坐标和仅与空间有关的本征向量的组合。编制了叁角网线性插值法、最近邻点法、距离反比法和克里金法的Matlab插值法程序,对本征向量进行空间插值,实现了对大跨屋盖风荷载的空间预测,并从时域、频域以及统计特征上对比了4种插值方法获得的预测风压的误差水平。最后介绍了POD缩阶技术结合CQC法和SRSS法计算风致响应的过程,揭示了利用POD缩阶技术能大幅减少计算工作量。本文综合应用现场实测、风洞试验与理论分析等手段详细研究了大跨结构的风致荷载特性及风效应。研究成果可为大跨结构的风荷载设计提供依据。(本文来源于《湖南大学》期刊2011-09-28）
结构风效应论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
超高层建筑结构具有柔度大、质量轻、自振周期长以及阻尼比小等特点,随着高度的增加风荷载逐渐成为控制超高层建筑结构安全性和舒适性的控制性荷载。超高层建筑的不断涌现促进了国内外结构风工程学科的研究和发展,而数值模拟作为结构风工程的主要研究方法之一受到越来越多研究人员的关注。当今超高层建筑结构抗风设计对数值模拟提出了更高的要求,设计人员希望能够通过数值模拟准确分析建筑表面的风压分布以及风振响应,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)作为非定常的数值模拟方法逐渐成为了计算风工程(Computational Wind Engineering,CWE)的研究热点。本文主要对大涡模拟的理论和数值模拟技术进行研究,并把该项技术应用到高层建筑绕流分析中,以探索出一种高效率、高精度的结构抗风数值模拟方法。本文主要有以下几个方面的内容:(1)大涡模拟基本理论和方法的研究。本文首先对大涡模拟的关键问题——入口湍流生成方法进行研究。基于湍流合成方法(Random Flow Generation,RFG)在前人基础上进行了改进,提出了一种新的改进的湍流入口生成方法——窄带迭加法(Narrowband Synthetic Random Flow Generator,NSRFG),并采用数值模拟对该方法进行了检验,以验证该方法的适用性和有效性。基于新的LES入流湍流生成方法,搭建本文整体研究框架,包括标准建筑模型的数值模拟、超高层建筑工程案例的模拟研究、以及不同锥度楔形建筑模型结构风效应的参数比较研究等,以及在这些研究中所采用的风荷载和风振响应数据的处理和分析方法等。(2)CAARC(Common wealth Advisory Aeronautical Research Council)标准建筑模型绕流的数值模拟研究。基于本文提出的窄带迭加法对CAARC标准建筑模型进行了大涡模拟研究,并把模拟结果与华南理工大学风洞试验结果进行了详细比较。通过二者风压分布和风振响应计算结果的对比,验证了本文数值模拟方法的有效性和适用性。同时,与国际上新提出的CDRFG(Consistent discrete random flow generation)方法进行了横向比较,表明NSRFG方法具有计算效率更高、结果更准确的优势。(3)南宁五象东盟塔风振响应的大涡模拟研究。以高度为528m的南宁五象东盟塔为工程案例,采用本文提出的窄带迭加法(NSRFG)对其进行了大涡模拟研究和风振响应分析,计算了该结构的基底荷载和位移响应,并把数值风洞模拟结果与高频天平测力(HFFB)风洞试验结果进行详细对比。结果表明,虽然数值模拟结果与风洞试验结果存在一定差距,但二者基本规律保持一致,并且本文的数值模拟结果较好地预测了与实验结果相近的建筑绕流漩涡脱落频率,能为结构初步设计提供有价值的参考。(4)强风作用下楔形外形超高层建筑风效应大涡模拟研究。采用本文提出的NSRFG方法对四种不同锥度的楔形外形建筑模型进行了建筑结构风效应的大涡模拟对比研究,以比较不同锥度给高层建筑模型的结构风荷载和风振响应带来的差异。数值模拟的研究结果表明,虽然在不同锥度下建筑模型平均风压和脉动风压的分布规律相似,但在结构风振响应方面,结构横风向的峰值基底弯矩响应是随模型锥度增大显着而减少的,表明采用自下至上逐渐收缩和适当锥度的建筑体形能够有效地减小结构横风向的气动荷载以及风致响应;经过对数值模拟结果和风洞试验的结果比较后发现二者变化规律基本一致,由此表明基于本文改进的入口湍流生成技术,大涡模拟可以达到较高的精度,进而能够实现对超高层建筑气动外形进行优化设计研究。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
结构风效应论文参考文献
[1].吕蒙,段忠东.基于卷积非粘滞阻尼模型的超高层结构风效应分析[J].计算力学学报.2017
[2].余远林.高层建筑结构风效应的大涡模拟研究及应用[D].华南理工大学.2017
[3].徐欢欢.太阳能利用相关结构风效应研究[D].湖南大学.2017
[4].徐安.超高层建筑结构风效应的现场实测与风洞试验研究[D].华南理工大学.2016
[5].康建彬.风场和周边建筑对大型建筑结构风效应的干扰研究[D].湖南大学.2014
[6].苏波,何星星,韩向科,钱若军.膜结构风效应现场实测方法研究[C].第十叁届全国现代结构工程学术研讨会论文集.2013
[7].孙斌.基于无线传感系统的大跨度空间结构风效应实测研究[D].浙江大学.2013
[8].吴迪.大跨屋盖结构风效应不确定性及抗风设计方法研究[D].哈尔滨工业大学.2012
[9].卢春玲.复杂超高层及大跨度屋盖建筑结构风效应的数值风洞研究[D].湖南大学.2012
[10].陈伏彬.大跨结构风效应的现场实测和风洞试验及理论分析研究[D].湖南大学.2011