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《广东工业大学》 2011年
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膜结构风荷载的数值模拟研究

谭堂州  
【摘要】:膜结构作为近年来应用十分广泛的新型大跨度空间结构之一,其显著的特点是结构质量轻、柔性大、阻尼小,属于风敏感性结构。由于膜结构的体型复杂,国内外一般都通过风洞试验的方法来确定风压系数,但目前各种形态的膜结构风洞试验开展得还极为有限,不足以进行规律性的研究。本文的研究工作依托ANSYS-CFX13.0软件平台,围绕着基于雷诺平均模拟(RANS)方法的膜结构平均风压场数值模拟进行,对这类结构的平均风压场效应展开系统深入研究具有重要的理论意义和工程实用价值。 本文首先选取CAARC标准高层建筑模型为对象,以同济大学TJ-2风洞试验作为参考,建立了以场地实测风场数据作为来流边界条件的实尺度数值模型,采用基于ANSYS-CFX 13.0平台提供的基于雷诺平均法(RANS)的常用湍流模型,来考察数值风洞方法中计算域、网格划分、边界条件、湍流模型及其他计算参数的确定。通过计算结果与实测数据及风洞试验结果的比较,验证了数值风洞方法模拟条件的可行性与正确性,并探讨了两个湍流模型用于数值模拟分析的适用性。 本文采用有限元计算软件ANSYS 13.0对鞍形膜结构和正六边形伞形膜结构进行找形分析,并从中提取膜结构几何模型,将其导入流体域,再划分网格建立膜结构绕流的流体计算模型,进而实现对膜结构绕流平均风压场的数值模拟。针对上述两种基本体型的膜结构——鞍形、伞形,分析了不同风向、不同矢跨比和不同高跨比等因素对膜结构表面风压系数分布的影响规律,并给出了相应的膜面风压系数分布图,可供工程设计参考。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU399;TU312.1

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 薛祖杰;基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王吉民;薄膜结构的风振响应分析和风洞试验研究[D];浙江大学;2001年
2 殷惠君;膜结构风荷载的数值模拟研究[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨洪智;数值风洞中索膜结构风荷载分布特性研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 孙建琴;吴敏哲;李从林;;斜拉立体桁架的几何非线性分析[J];四川建筑科学研究;2006年06期
8 熊曜;王汝恒;佟伟;;高层建筑风荷载研究成果的述评[J];四川建筑科学研究;2007年04期
9 王承启;李正良;晏致涛;张勋斌;祁仁俊;张坚;;数值模拟在重庆大剧院刚性模型风洞试验中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年01期
10 李娜;韩庆华;;弦支穹顶结构风振响应参数分析[J];四川建筑科学研究;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李建业;曹红胜;李波;吴国强;郑科;;局部随机腐蚀对双层柱面网壳稳定性影响的数值分析[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
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4 王靖;邱志平;;复合材料张拉膜结构找形的力密度区间分析方法[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
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7 侯管仲;肖勇;;金属网反射器索网预应力对模态的影响[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
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10 丁阳;张笈玮;;应用形状记忆合金拉索高层钢结构风振控制研究[A];钢结构工程研究(六)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2006年学术交流会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘向东;24kV永磁机构真空断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 吴燕;高速受电弓—接触网动态性能及主动控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年
3 郭猛;框架—密肋复合墙结构抗震性能与设计计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
4 朱伟亮;基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究[D];北京交通大学;2011年
5 程磊;受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D];河南理工大学;2011年
6 崔晓荣;建(构)筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析[D];中国科学技术大学;2011年
7 王琼;跨断层隧道地震反应分析[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
8 贾子文;冷弯薄壁型钢—混凝土组合楼盖受力性能研究[D];长安大学;2010年
9 张玥;西部山区谷口处桥位风特性观测与风环境数值模拟研究[D];长安大学;2009年
10 聂少锋;低层冷弯薄壁型钢结构住宅风洞试验研究及数值分析[D];长安大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 孟凡茂;煤矿主通风巷道中抑制瓦斯爆炸的细水雾两相流场数值分析[D];河南理工大学;2010年
3 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
4 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
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6 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 何敬玉;罗茨鼓风机振动噪声分析与数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
8 史永伟;轮式装载机驱动桥多体动力学仿真分析[D];浙江理工大学;2010年
9 胡志超;箱型钢筋混凝土倒虹吸非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
10 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 王彬;杨庆山;;弱耦合算法的实现及其应用[J];工程力学;2008年12期
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4 钱若军;董石麟;袁行飞;;流固耦合理论研究进展[J];空间结构;2008年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 聂少锋;低层冷弯薄壁型钢结构住宅风洞试验研究及数值分析[D];长安大学;2009年
2 殷惠君;膜结构风荷载的数值模拟研究[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷婷;基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟[D];北京交通大学;2011年
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3 王英达;珩磨在线气动测量动态分析及工况参数对测量精度影响的研究[D];兰州理工大学;2011年
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8 刘文霞;帆板摇帆运动帆气动力特性的数值模拟研究[D];中国海洋大学;2007年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 孙晓颖;沈世钊;;大跨度平屋面风压分布的数值模拟与研究[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
7 武岳;沈世钊;;单向大跨度柔性屋盖结构的流固耦合性能分析[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
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9 王春江;周岱;苑春照;;空间结构风工程综述[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 彪仿俊;建筑物表面风荷载的数值模拟研究[D];浙江大学;2005年
2 丁鹏程;高耸结构风洞试验模型设计研究[D];长安大学;2006年
【相似文献】
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1 王吉民,孙炳楠,楼文娟;膜结构风荷载特性和风振响应特性的风洞试验研究[J];空间结构;2001年03期
2 顾明;陆海峰;;膜结构风荷载和风致响应研究进展[J];振动与冲击;2006年03期
3 余世策,孙炳楠,沈国辉,楼文娟;伞形膜结构组合屋盖风荷载特性的风洞试验研究[J];空气动力学学报;2005年01期
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8 张艳红,丁新中;膜结构—建筑艺术与技术科学的完美结合[J];西部探矿工程;2003年11期
9 余志祥,赵雷;张拉膜结构自振特性研究[J];西南交通大学学报;2004年06期
10 李黎,夏正春,樊爱武,杨军;附加阻尼法分析鞍形膜结构的风振响应[J];空间结构;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王启文;吴健生;;膜结构研究综述[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1996年
2 陈波;武岳;沈世钊;;张拉式伞形膜结构风振响应分析[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
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7 杨宗林;罗晓群;张其林;;某复杂空间网壳的建模新方法[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
8 叶小兵;;膜结构的C++描述(二)[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
9 蓝天;;膜结构——成就、问题与展望[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
10 关富玲;吴明儿;翁文庆;高博青;;索结构与膜结构的形态分析[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
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1 仲伟;二OO九国际膜结构展将在上海举办[N];建筑时报;2009年
2 李良树 刘文光 徐其功;膜结构——体育场馆的新宠[N];建筑时报;2006年
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4 张之秋;玻璃纤维与建筑膜结构材料简述[N];中国建材报;2008年
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6 旭光;“水立方”外层膜结构完工[N];中国体育报;2006年
7 蔡欣烨;国产膜结构 蹒跚向前行[N];广东建设报;2004年
8 张俊良;盖房子就像搭帐篷[N];中国房地产报;2003年
9 张鸣 石莉莉;空间膜结构成套技术达到国际先进水平[N];中华建筑报;2004年
10 本报记者 张超;揭开“鸟巢”膜面纱[N];科技日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 赵杨;突变风实验模拟与荷载特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 孙瑛;大跨屋盖结构风荷载特性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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5 王莺歌;塔式太阳能定日镜结构风荷载特性及风致响应研究[D];湖南大学;2011年
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7 李阳;建筑膜材料和膜结构的力学性能研究与应用[D];同济大学;2007年
8 李波;张拉索膜结构施工过程模拟分析研究[D];北京交通大学;2008年
9 麻海燕;建筑膜结构的找形与裁剪分析及膜内张力的超声波测试方法研究[D];东南大学;2006年
10 聂少锋;低层冷弯薄壁型钢结构住宅风洞试验研究及数值分析[D];长安大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭堂州;膜结构风荷载的数值模拟研究[D];广东工业大学;2011年
2 马燕红;脊谷式膜结构风致振动的实验研究[D];浙江大学;2005年
3 张轶;帐篷膜结构的风载分布及响应研究[D];浙江大学;2005年
4 蒋明;复杂双塔结构风荷载数值模拟[D];西安建筑科技大学;2011年
5 付以贤;国家体育场屋盖结构风荷载特性[D];北京交通大学;2008年
6 郑德乾;轻钢悬挑及空旷结构静力风荷载数值模拟研究[D];郑州大学;2006年
7 石碧青;高层建筑围护结构风压分布特征[D];汕头大学;2007年
8 孟兮;大跨度空间结构风荷载的数值模拟计算与分析[D];北京交通大学;2010年
9 刘思为;大跨度空间结构风荷载数值模拟及风振响应研究[D];西南交通大学;2011年
10 张朝晖;大跨度环形悬挑屋盖结构表面风荷载特性研究[D];重庆大学;2011年
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