国家自然科学基金(50908068)
- 作品数：8 被引量：42H指数：5
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- 薄膜结构流固耦合的CFD数值模拟研究被引量：7
- 2012年
- 基于弱耦合分区求解策略,在Compaq Visual Fortran6.5环境下搭建了薄膜结构三维流固耦合效应的CFD数值模拟平台。程序采用模块化编程思想,主要包含几何建模、流体分析、结构分析和数据交换四个模块。其中几何建模模块采用自行编制的膜结构找形分析程序,流体分析模块采用经过二次开发的计算流体力学软件FLUENT6.0,结构分析模块采用自行编制的膜结构动力分析程序MDLFX;在数据交换模块中,编制了基于薄板样条法的插值计算程序,以实现流固交界面上不同区域网格间的数据传递问题,编制了基于代数法和迭代法的动网格变形程序,以实现流固耦合运算中的动网格更新。基于该软件平台,对单向柔性屋盖和鞍形膜结构屋盖进行了流固耦合数值模拟,验证了方法的有效性。
- 孙晓颖武岳陈昭庆
- 关键词：流固耦合CFD数值模拟
- 大型煤仓球壳的风致干扰效应研究被引量：3
- 2010年
- 针对两座连续排列的大型煤仓球壳的风致干扰效应进行了风洞试验研究,并基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对其进行了CFD数值模拟。将数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好,在此基础上探讨了煤仓球壳之间的风致静力及动力干扰效应,结果表明:静力干扰效应主要表现为阻碍效应,其结果是降低了来流动能,提高了来流湍流度;动力干扰主要表现在增大效应,当受扰建筑处于施扰建筑的下游时,动力干扰效应较大。
- 孙晓颖吴迪武岳沈世钊
- 关键词：球壳风洞试验CFD数值模拟
- 典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟被引量：7
- 2014年
- 近年来,因积雪的不均匀分布造成大跨度屋盖坍塌的事故已屡见不鲜,这主要是由于屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪运动,从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布,正确预测大跨度屋盖上的积雪分布有着非常重要的意义。基于Mixture多相流模型和k-kl-ω模型对几种典型形式大跨度屋盖的风雪漂移进行了数值模拟,探讨了不同形式屋盖的积雪分布规律,研究了风向角、矢跨比对屋面积雪分布的影响,并将平屋盖和拱形屋盖数值模拟结果与规范进行了对比分析。
- 孙晓颖洪财滨武岳
- 关键词：大跨度屋盖数值模拟
- 封闭式鞍形张拉膜模型风致气弹响应研究（英文）
- 2015年
- 目的:明确张拉膜结构风致气弹响应特征及气弹失稳机理。,创新点:1.采用无接触测量技术设计鞍形张拉膜结构气弹模型风洞试验;2.研究鞍形张拉膜结构的气弹响应特征;3.给出鞍形张拉膜结构的失稳机理。方法:1.在风洞中测量两个形状相同但预张力不同的封闭式鞍形张拉膜结构气弹模型在不同风速下的均匀流中的位移响应及膜面上方不同高度的风速时程;2.通过对位移响应及风速时程进行,分析,明确结构的响应随风速变化特征及气弹失稳原因。.结论:1.膜结构在风荷载作用下变形到平衡位置,并.围绕该平衡位置以特定振幅进行振动;2.大部分风向角下,多个模态被激发,结构振幅及各阶模态阻尼比随风速增大而逐渐增大;3.特定风向角下,只有单阶模态被激发;低风速下,结构振幅和模态阻尼比随风速增大而缓慢增大;超过一定风速后,结构发生涡激共振引起的气弹失稳,振幅随风速增大开始迅速增大,达到不发生涡激共振时的2–4倍,结构阻尼比随风速增大发生迅速衰减;随着风速的继续增大,结构振动中可能出现其他模态的气弹失稳;4.结构前两阶模态的无量纲气弹失稳临界风速约为0.8–1.0。
- Yue WUZhao-qing CHENXiao-ying SUN
- 关键词：风致响应气弹模型涡激共振
- 单向张拉膜结构气弹模型试验研究被引量：6
- 2013年
- 在均匀流场中进行开敞式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,研究膜结构的流固耦合机理。研究表明:膜的气弹失稳主要由涡激共振引起,膜结构在风荷载作用下变形到平衡位置并围绕该平衡位置进行振动,特定风速下,流体流经平衡位置会产生旋涡。低风速下,膜以一阶模态为主振动,流场中没有任何旋涡;超过一定风速后,振动中出现了某高阶模态的响应,流场中也出现了与该阶模态主频接近的旋涡;随着风速的增大,旋涡的主频与该阶模态频率的差别越来越小进而变化到相等,后又变化到差别越来越大,导致该阶模态的共振响应越来越弱直至消失;随着风速的继续增大,旋涡的频率会与膜的其他阶模态基频接近,导致结构发生其他阶模态的涡激共振。这种涡激共振是一种周期性振荡式失稳,结构的无量纲第一临界风速约为0.84,第二临界风速约为2.27。
- 孙晓颖陈昭庆武岳
- 关键词：张拉膜结构风洞试验临界风速
- 封闭式单向张拉膜结构气弹失稳机理研究被引量：4
- 2015年
- 在均匀流场中进行了封闭式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,考察了膜预张力和来流风速对结构振幅、振动模态和总阻尼比的影响,以及膜面位移与膜上方流场的频谱相关性,分析了封闭式膜结构的气弹失稳机理,给出了气弹失稳无量纲临界风速。研究结果表明:低风速下(无量纲风速小于1.2时),流场中的旋涡主频远低于结构基频,结构以受迫振动为主;随着风速增大,流场中出现与结构2阶反对称模态频率接近的旋涡,导致结构发生以2阶模态大幅振动为特征的涡激共振,且在无量纲风速不小于1.2的风速范围内出现振动锁定现象,结构总阻尼比迅速衰减接近0。由此可认为,封闭式膜结构的气弹失稳由涡激共振引起,结构振幅的突然增大、主导振动模态的突然改变以及总阻尼比的突然减小为其主要特征;气弹失稳无量纲临界风速约为1.2。
- 陈昭庆武岳孙晓颖
- 关键词：张拉膜结构风洞试验涡激共振临界风速
- 薄膜结构流固耦合效应的简化数值模拟方法被引量：7
- 2010年
- 针对薄膜结构流固耦合问题,提出一种简化数值模拟方法。该方法的基本思想是,将结构风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分,在平均响应部分,主要考虑由于结构形状变化所导致的平均风压系数变化,是一个静态过程;在背景响应部分,主要考虑脉动风压的空间相关性对结构振动的影响,是一个拟静态的过程;在共振响应部分,主要考虑脉动风中的高频部分与结构之间的动力耦合作用。相应地,流固耦合过程分为静态耦合、拟静态耦合和瞬态耦合三部分,针对这三个耦合过程的不同性质,采用不同的求解方法。对于静态耦合和拟静态耦合,可以考虑采用CFD方法模拟由变形引起的结构表面风压变化;对于瞬态耦合部分,可以考虑利用随机振动时程分析的方法来研究。应用上述简化数值模拟方法对单向柔性屋盖和鞍形膜结构屋盖进行分析,并将计算结果与直接的数值模拟方法对比,验证简化数值模拟方法的精确性和高效性。
- 孙晓颖武岳沈世钊
- 关键词：流固耦合CFD数值模拟
- 建筑物周边风致雪漂移的数值模拟研究被引量：16
- 2014年
- 利用计算流体力学软件FLUENT,基于Euler-Euler方法,假定空气相和雪相均为连续相,采用Mixture多相流模型对建筑物周边的风雪漂移进行了数值模拟。采用有限体积法和SIMPLE压力校正算法来实现非线性离散化方程的解耦和迭代求解。以防雪栏为研究对象,通过不同湍流模型模拟其周边雪漂移的情况,结果表明k-kl-ω模型能较好的模拟风雪漂移。在此基础上对立方体周围的风雪漂移进行了数值模拟,数值模拟结果与实测结果积雪分布规律相一致,验证了该文数值模拟方法的有效性。
- 孙晓颖洪财滨武岳范峰
- 关键词：数值模拟
