【摘 要】
：
对结构风工程中的流固耦合(Fluid-Structure Interaction,FSI)问题,较多采用弱耦合分区迭代算法(Loosely-Coupled Partitioned Procedures)求解,即在结构域、网格域和流体域中进行交替求解.因流体域和结构域之间的时间推进不同步,故存在时间滞后效应.时间滞后效应导致流体—结构交界面处的速度和动量不连续与能量不守恒,较难满足动平衡条件,并引发
【机 构】
：
上海交通大学船舶海洋和建筑工程学院 上海200240
【出 处】
：
第十五届全国结构风工程学术会议暨第一届全国风工程研究生论坛
论文部分内容阅读
对结构风工程中的流固耦合(Fluid-Structure Interaction,FSI)问题,较多采用弱耦合分区迭代算法(Loosely-Coupled Partitioned Procedures)求解,即在结构域、网格域和流体域中进行交替求解.因流体域和结构域之间的时间推进不同步,故存在时间滞后效应.时间滞后效应导致流体—结构交界面处的速度和动量不连续与能量不守恒,较难满足动平衡条件,并引发数值不稳定性.特别是,若流体密度和结构密度相当,还易引起"附加质量效应",导致计算发散.此时,运用缩小时间步策略不能使计算收敛.针对上述问题，本文研究提出了一种求解FSI问题的弱耦合分区迭代算法：采用SI-CBS算法求解流体域控制方程，在压力Poisson方程中，引入满足GCL的质量源项，这可明显放松对ALE网格速度的限制；采用Ne-wmark法求解结构运动方程；利用MSA技术进行动态网格更新，并针对可能的网格质量下降，加入了面积光滑处理措施；为保持流体一结构交界面处的速度和动量守恒，引入了经修正的CIBC增量项。另一方面，运用本算法对不同雷诺数下的单圆柱横向流致振动、单圆柱两向自由度流致振动和串列双圆柱两向自由度流致振动问题进行系统数值模拟；数值比较发现，本文计算结果与已有文献中的试验及计算成果接近，这表明本文方法在流固耦合数值模拟中的有效性和计算精度。
其他文献
本文对典型柔性高层建筑模型的涡致位移响应进行计算。程序在C语言环境下运行，由CFD计算、数据交换、CSD计算和网格更新四部分组成。在气弹计算中，动网格的实现是关键问题，由于文中网格更新相对独立，一定程度上克服了气弹计算中经常遇到的由于位移较大而导致网格更新失败的不足。将该程序用来求解方形截面、高宽比为6:1的高层建筑模型的横风向涡致位移响应，并和风洞试验结果进行了比较，对数值计算的精度进行了初步分
由于一般认为驰振基本上是有准定常力控制,因此,至今横风向驰振分析方法都是建立在准定常理论基础上,其中最著名也是最常用的初始驰振不稳定性的必要条件判据就是葛劳厄特-邓哈托判据,而对横风向驰振的非定常特性的研究报到却很少.事实上，横风向驰振与单自由度扭转颤振在本质上是一样的，都是由气动负阻尼驱动的风致动力失稳现象。众所周知，颤振的非定常特性是不容忽视的，因此，可以推断非定常效应对驰振也存在不可忽视的作
以往的研究认为,斜拉桥拉索发生风雨激振的雷诺数(Re数)处在亚临界区.但随着斜拉桥跨度的增大,拉索直径有增大的趋势,拉索发生风雨激振时的Re数很可能进入临界区(临界区雷诺数处在2.0×105 ～5×105之间).在风洞中对拉索节段模型进行风洞试验是研究拉索风雨激振的振动特性和发生机理的主要手段之一.本文在临界Re数下，对带上人工水线的三维拉索节段模型进行了同步测压风洞试验。系统测量上水线在不同位置
公共建筑室内大空间的通风与散热，将影响工作环境的舒适性。文章以某大型地铁车辆段工程为例，该工程周边的建筑环境也较复杂,从风工程研究的角度,有如下问题值得考虑:咽喉区的建筑特点是北面完全开敞,南面完全封闭;在大风天气下,由于集风器效应,可能造成咽喉区室内局部风速过高,影响到这一区域的局部工作环境.另外，运用库与咽喉区相连，为封闭式室内大空间地铁停靠检修库房，夏季的通风和散热问题是需要重点关注的问题。
线性自激气动力模型已成功应用于大量大跨度桥梁.随着桥梁跨度的不断增大,桥梁在强风作用下的振幅将越来越大,线性自激气动力模型的局限将尤为明显.深入研究非线性自激气动力,对于研究颤振后状态及颤振灾变过程具有重要的意义.本文提出了一种基于CFD数值模拟和连续小波变换分析平板在渐近发散振动条件下的气动力特征。典型大振幅简谐强迫振动条件下平板升力系数、力矩系数的各主要频率成分及其振幅，与平板渐近发散振动分析
近年我国相继建设的多座大跨度拱桥中,H形截面杆件被大量应用在桥梁吊杆或桁架直杆中.相比于其他截面形式的细长杆件,具有典型钝体截面特性的H形杆件,加上钢构件的低阻尼特性,使得这一截面形式的桥梁细长杆件空气动力学性能极差,更易出现各种风致病害.影响H形杆件气动特性的因素很多，截面高宽比、腹板开孔和翼板开孔及相应的开孔形式，均会明显影响H形杆件的气动特性。本文通过风洞试验研究了截面高宽比及翼板开孔单独影
19世纪,著名科学家雷诺通过大量实验对雷诺数效应进行了研究,并提出了雷诺数的概念.由于人们认为像矩形断面或类似具有尖锐边角的断面的雷诺数效应不明显,导致在绝大多数的桥梁模型风洞试验中都忽略了雷诺数效应的影响.另外,常规物理风洞试验无法满足雷诺数准则也是人们忽略雷诺数效应的重要缘故.由于桥梁雷诺数效应研究非常困难，直到现在进行桥梁结构雷诺数效应研究的学者仍然为数不多，仅取得了零星的研究成果，并且研究
从Den Hartog首次解释覆冰导线驰振机理至今,研究者对大量形状的覆冰导线气动力进行了测试,根据目前的驰振不稳定性判断准则,有多种形状覆冰导线属于气动不稳定性截面,其中D形截面、月牙形截面(或者类似月牙形)和几种实际覆冰形状都被广泛应用在驰振分析中.由于导线覆冰具有很强的随机性,不仅受大范围天气形势和凝冻条件控制,而且与线路所在位置的微地形相关因素有关,因此开展多种导线覆冰形状气动力及驰振稳定
二维钝体尾流长期以来都是流体力学领域的研究热点,这不仅是因为二维钝体尾流中存在规则的涡结构有利于湍流基础理论的研究,也是因为钝体尾流广泛存在于工程实例中.值得注意的是,工程中的钝体往往都是有限长度的,通常是一端固定于平面,另一端为自由端的高耸结构,它们显然是不能被简化为二维钝体.为了更好地描述有限长柱体尾流这种复杂的结构，不同研究者提出了各自的尾流模型。然而，目前仍没有统一的认识。本文依据PIV、
驰振是细长结构在横风向的一种不稳定的单自由度发散振动现象,工程结构应采取措施避免驰振发生,使驰振临界风速高于驰振检验风速.某钢桁拱桥采用钢箱吊杆,针对细长吊杆风洞试验模型,本文运用两种方法进行吊杆驰振数值仿真计算.方法一:运用Fluent软件求出截面三分力系数,然后根据驰振临界风速计算公式求解，该方法计算的二维平面物体的阻力系数和升力系数与节段模型风洞试验值基本吻合，与由此推算的驰振临界风速吻合;