基于风压分布特性的折叠网壳结构形状优化研究

作     者：颜卫亨 黄政 吴东红 YAN Wei-heng;HUANG Zheng;WU Dong-hong

作者机构：长安大学建筑工程学院西安710061 中国市政工程华北设计研究院有限公司天津300074 长安大学理学院西安710061 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2016年第33卷第2期

页      面：150-157页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 080704[工学-流体机械及工程] 07[理学] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 070105[理学-运筹学与控制论] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：总后建筑工程研究所研究基金 陕西省自然科学基金(2004E204) 中央高校科研专项资金(创新团队2013G3284016)资助项目 

主　　题：计算流体动力学 折叠网壳 数值模拟 表面风压 结构形状优化 

摘      要：针对风敏感结构折叠网壳存在抗风不利区域和风压梯度变化较大的力学行为,为优化其在风荷载作用下的表面风压分布,降低结构的风致响应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用Fluent软件对折叠网壳结构风压分布进行数值模拟的基础性研究,对比风洞试验结果,确定复杂体型结构数值模拟的计算域尺寸、计算域离散和湍流模型等关键参数的选取。在此基础上对8种折叠网壳结构形状优化方案进行分析,得到其分区体型系数和体型系数的标准差,对比结构初始形态表面风压,最终得到具有良好抗风性能的最优方案,化解了结构的不利风压分布。结果表明,CFD数值分析技术能够有效地解决风敏感结构在风荷载作用下的形状优化问题,为结构体型优化和研发新型野营房屋提供了一个设计方法和理论依据。