流固耦合界面信息传递技术分析与数值风洞计算程序研制

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1、分类号____学号1201240124而要逢痰科枝太#学位论文流固耦合界面信息传递技术分析与数值巩洞计算程序研制作者__________康掏--------------指导教师姓名__喻蠢副教辑______由谙学位级別硕士专业名称结构工程论文提交日期2015.05论文答辩日^2015.06犖位捋子里位面養邊統斜妓太營答辩委员会主席孙浼-评阅人__薛建阳_谢启芳本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成

2、果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研宄所做P所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：謂補日期：加/5耷碗/I3关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。.(保密的论文在论文解密后应遵

3、守此规定）论文作者签名:商棉指导教师签名：曰期：M5私印柯本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研宄所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名:解指导教师签名:日期:2晰年綱n田西安建筑科技大学硕士学位论文流固耦合界面信息传递技术分析与数值风洞计算程序研制专业：结构工程硕士生：康楠指导教师：喻磊副教授摘要大跨度空间结构和超高层结

4、构对风荷载作用相当敏感。在风荷载作用时这些结构会产生变形和振动，这种变形和振动同样也会对其周边绕流风场及表面风压分布产生影响，形成流固耦合效应。流固耦合效应已造成很多工程结构发生重大灾变，然而由于问题的复杂性，该问题一直没有得到很好解决。近十年来，随着计算机硬件技术的迅猛发展，这为流固耦合技术研究提供了新的契机。本文的主要研究内容如下：本文首先对采用弱耦合算法求解流固耦合问题时的求解策略进行了分析；其次，基于大涡模拟方法对湍流控制方程进行了推导，研究了湍流控制方程的离散格式以及对离散方程进行数值求解的SIMPLE算法；再次，分析

5、了求解结构动力响应方程的Newmark-β法；最后，研究了流固耦合界面信息传递与交换技术，并在前期研究的基础上，研制了求解流固耦合问题的计算程序。采用本文研制的数值风洞计算程序对经典的平板流固耦合问题进行了数值计算。计算结果分析发现，平板周围存在绕流，同一截面（z=4m截面或z=3.5m截面）在平板区域内（y=0~0.5m）流场三维速度u、v和w值相差不大；平板边缘处速度w变化较大，而其他区域内流场速度w远大于速度u、v；不同时刻同一截面沿同一方向（x轴或y轴）风速变化趋势基本一致。结构因脉动风速的影响做小幅往复运动，其计算位移

6、值远小于结构尺寸，且同一时刻平板顶部位移值最大。利用ANSYSWorkbench软件对该算例进行了计算，并将两者求解结果进行了对比分析，通过对测点的计算偏差值统计发现，流场的多数测点流速偏差值不超过20%，结构的多数测点位移偏差值不超过35%，这表明本文计算程序对平板流固耦合的流场计算结果、结构响应结果及界面信息处理结果与软件模拟结果基本一致。关键词：结构风工程流固耦合数值风洞大涡模拟信息传递与交换论文类型：应用基础研究西安建筑科技大学硕士学位论文TheoryAndMethodOfDataExchangeOnCouplingIn

7、terfaceForFSIAnalysisAndCalculationProgramOfNumericalWindTunnelSpecialty：ConstructionalEngineeringPostgraduate：KangNanInstructor：Prof.YuLeiABSTRACTSuperhigh-riseandlargespanstructuresarearequitesensitivetowindloads.Theseflexiblestructurewillproducedeformationandvibra

8、tionunderthewindload，whichwilleffectthewindfieldaroundandthewindpressuredistributionofcomplicatedstructuralshapesandthenproducedflu