基于動邊界技術的單向張拉膜結構流固耦合效應研究.pdf

1、膜結構是二十世紀中期發(fā)展起來的一種新型大跨度空間結構體系，近年來應用十分廣泛。該類結構具有質量輕、剛度小、阻尼小等特點，風荷載往往成為結構設計中的主要控制荷載。膜結構在風荷載作用下容易產(chǎn)生較大的變形和振動，這種變形和振動反過來也會影響結構周圍的流場，進而影響到膜面風壓分布，產(chǎn)生流固耦合效應，在膜結構的抗風設計中需要特別關注。由于膜結構流固耦合問題異常復雜，國內(nèi)外對這一問題的研究并不成熟，研究方法主要有三種：解析方法、CFD數(shù)值模擬方法和

2、氣彈模型風洞試驗方法，目前看來，數(shù)值模擬與氣彈模型試驗相結合的方法對膜結構流固耦合問題的研究具有重要意義。
　　本文基于FLUENT平臺的動邊界技術，將單向張拉膜結構的流固耦合問題簡化為運動邊界對流場影響的問題進行了研究。
　　首先針對單向膜結構的耦合流場，進行了動邊界控制方法與動網(wǎng)格更新方法的選擇，確定了流場的網(wǎng)格形式等問題。然后基于10m/s風速工況下的單向膜結構氣彈模型試驗，運用動邊界技術進行了流場再現(xiàn)；并利用數(shù)值風壓

3、進行了膜結構的位移響應分析，流場與結構位移的計算結果均與試驗結果吻合較好，說明了該方法用于研究單向膜結構流固耦合效應的可行性。
　　在此基礎上，對單向膜結構指定簡諧運動形式，對比了膜面平衡位置、振動幅度、振動頻率及振動模態(tài)等參數(shù)對流場的影響，探討了簡諧振動下的流固耦合效應。結果表明，平衡位置越大漩渦越明顯，對流場形式起主要作用，進而影響了膜面風壓分布；結構振幅越大、振動頻率與模態(tài)越高，振動對流場的耗散作用越明顯，流場將趨于穩(wěn)定，并