大幅振动下建筑风效应与风场模拟研究

"大幅受迫振动下建筑结构风效应和风场模拟 (2011年) - 李俊龙，周岱，涂佳黄，黄橙 - 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院" 这篇2011年的论文主要探讨了在大幅受迫振动条件下建筑结构风效应和风场的模拟问题。研究人员利用了任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法，这是一种处理移动边界问题的有效流体力学方法，特别适用于模拟建筑物在风荷载作用下的动态响应。在ALE方法的基础上，他们结合了流线迎风Petrov-Galerkin (SUPG)方法，这是有限元方法的一个变种，用于增加数值稳定性，尤其是在处理高速流动或高雷诺数的流动时。此外，还采用了三步有限元方法，进一步优化了模拟过程。 论文的核心贡献在于提出了一种稳定化的流体有限元大涡模拟方法，该方法能够准确地模拟带有运动边界的高雷诺数风场。通过这种方法，研究者能够分析在大幅值受迫振动下，如由强风或地震等引起的振动，建筑结构周围的风场以及风压分布。实验结果表明，屋盖的大幅振动显著影响其风效应，不仅改变结构表面的平均风压分布，还影响风压的脉动分布，这可能对建筑的稳定性和安全性产生重要影响。 关键词包括：任意拉格朗日-欧拉方法、稳定化流体有限元、风场模拟和风压分布。这些关键词揭示了研究的核心技术手段和关注的物理现象。论文的研究对于建筑设计、风工程和结构动力学等领域具有重要意义，可以帮助工程师更好地预测和设计建筑结构以抵抗风荷载，提高建筑的抗风性能和安全系数。通过这样的模拟技术，可以提前评估和减少由于大幅受迫振动导致的潜在风险，从而保障公共安全和建筑寿命。