轻量化、大型化导致大跨轻型空间结构风损风毁问题突出。本项目围绕风与大跨轻型空间结构流固耦合相互作用及其应用,开展理论研究和数值模拟。围绕钝体结构绕流,提出了二阶时间精度特征线算子分裂流体有限元法、两步泰勒-特征线伽辽金流体有限元法、二阶Taylor-Galerkin有限元法;建立了流场计算的改进光滑粒子动力学无网格方法。构建了考虑流固耦合相互作用的风振模型,提出流体域网格生成与网格更新的改进弹簧近似法、基于形式代数的结构化网格生成与更新策略,构建了流固耦合边界数据传递方法;提出了流体域、结构域和流固界面控制方程及其求解算法。建立了改进大涡模拟方法并用于结构表面风场模拟,分析了风场与结构在交界面上的作用互递,阐释了流固耦合风效应、机理。提出了高效高精度风时程模拟混合方法。针对不同风环境、结构不同物理与几何参数、建筑群风场互扰等工况,数值模拟考虑与不考虑流固耦合作用效应的结构风振系数、风压分布和风载体型系数。研究了空间结构气动形状优化和导风措施。此外,围绕结构风振控制问题,提出空间结构半主动直接速度振动控制方法和含时滞结构风振控制方法,建立了结构风振控制的阻尼器/作动器位置与数目寻优策略。
英文主题词the coupling interaction between wind and structure; finite element method; spatial structure; wind pressure distribution; mesh tecnique