国家重点实验室开放基金(SLDRCE-MB-04)
- 作品数：18 被引量：24H指数：3
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- 分块降阶模型及其在风与膜结构流固耦合计算中的应用被引量：1
- 2015年
- 提出一种分块降阶模型,将流固耦合体系看成由力模型和结构动力模型构成,力模型中作用于结构上的力由力幅和频率信号构成,考虑膜结构的非线性,对模型进行了非线性校正。校正时采用本征正交分解方法,对每一个模态利用其时间系数进行比例调整;最后将力模型输出结果输入到结构动力模型中,计算得到膜结构的风振响应。将降阶模型应用于风与膜结构的流固耦合分析中,计算得到膜结构风压系数、风振响应等参数,并与全阶模型进行了对比。结果表明,降阶模型可以准确预测膜结构的风致响应和风压系数,且计算效率大大提高。
- 孙芳锦梁爽
- 关键词：风荷载膜结构流固耦合
- 结合非高斯随机分布的粒子群优化算法在风力机叶片优化设计中的应用被引量：1
- 2015年
- 为克服传统粒子群优化算法易陷入局部解的缺点,提出一种结合非高斯随机分布的粒子群优化算法,对风力机叶片进行优化设计。在更新速度前对每一个粒子进行限制检验,寻找全局最优解。对某1.3 MW风力机叶片进行优化设计,优化结果与原始叶片、传统粒子群优化算法结果进行比较。和原始叶片输出功率相比,采用结合非高斯随机分布的粒子群算法,叶片的年输出功率增加了5.3%,计算耗时为传统粒子群优化算法的65%。与传统粒子群优化算法相比,结合非高斯随机分布的粒子群算法的计算残差随时间步长的增加而迅速减小,说明计算效率提高,保证了全局最优解。结合非高斯随机分布的粒子群优化算法是风力机叶片优化设计的高效稳定方法。
- 孙芳锦梁爽
- 关键词：风力机叶片优化设计粒子群优化算法
- 大跨度悬挑屋盖风驱雨压分布特性的数值模拟研究被引量：2
- 2017年
- 目前大跨度悬挑屋盖设计通常忽略结构的风驱雨压,而风驱雨压是造成该类结构破坏的重要原因之一,为此研究大跨度悬挑结构表面风驱雨压的分布规律.为克服欧拉-拉格朗日多相流模型只能得到物理层面相对值的缺点,采用欧拉-欧拉多相流模型,研究风速、雨强变化条件下,悬挑屋盖表面风驱雨平均压力分布规律,并与单独风荷载作用时的风压分布进行了对比;计算了风驱雨条件下屋盖上下表面的极限体型系数.总结分析了大跨度悬挑屋盖表面风驱雨压分布特征和规律.研究结果表明:悬挑屋盖的风驱雨压较单独风作用时增幅明显,压力增大1.1-2.18倍;极限暴雨雨强工况下较中度暴雨工况下压力增大1.07-1.24倍.因此建议在进行大跨度悬挑屋盖设计时应考虑风驱雨效应,适当增大安全指数.
- 孙芳锦吕艳卓冯旭
- 基于回归神经网络的大跨度结构风压场预测被引量：1
- 2014年
- 为提高计算效率并降低存储耗时,提出一种局部回归神经网络方法用来预测大跨度结构风压场。将原有整体优化问题分解为神经元层的子问题进行处理,基于在线学习方法中的递归预报误差法对局部回归神经网络进行训练。首先给出了整体递归预报误差算法,对所有可调权进行同步处理,然后将整体优化问题分解为子问题推导出局部回归神经网络,在更新递归过程中使用二阶信息。将该方法应用于大跨度屋盖的风压预测中,并将计算结果与传统神经网络计算结果进行了比较。结果表明,本文方法的计算误差小,收敛速度快,达到了提高计算效率和降低存储耗时的目的。提出的局部回归神经网络方法为大跨度结构风压场的预测提供了准确高效的方法。
- 孙芳锦梁爽张大明
- 关键词：回归神经网络大跨度结构
- 多个主开洞的低矮建筑风压特性研究被引量：1
- 2017年
- 研究多个主开洞的低矮建筑风压特性对于其抗风意义重大,但目前此类研究有限。依托CFD数值模拟计算平台,研究单面多个主开洞和多面多个主开洞的低矮建筑的风压分布特性。研究典型低矮建筑在单面多主开洞和多面多主开洞时,不同风速和风向角下的表面平均风压变化规律。分析得到多个开洞建筑的洞口位置、洞口数量和分布对平均风压系数的影响规律,发现单面多个主开洞和多面多个主开洞的低矮建筑的风压分布特性。对于多面多个主开洞建筑,发现并提出"通口效应"的存在。研究成果可为多个主开洞低矮房屋的抗风设计提供参考。
- 孙芳锦张尚祥余磊冯华民
- 关键词：低矮房屋风压特性
- 考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应研究被引量：3
- 2015年
- 为更准确研究大跨度桥梁的风致振动特性,为设计提供更可靠的方法,对考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应进行了研究。介绍了一种流固耦合分析的强耦合方法,同时求解流体控制方程和结构控制方程,计算出全场变量值。给出了与求解方法相应的湍流模型和边界条件。对大跨度悬索桥进行了风振响应分析和颤振分析,与已有文献进行了结果对比。研究表明:发生颤振时,考虑流固耦合作用时桥梁的颤振临界风速要小于不考虑流固耦合作用时的情况,其风振响应要大于不考虑耦合作用的风振响应,说明在气动弹失稳的情况下,流固耦合作用加深了结构的不稳定性。结果表明流固耦合效应对于大跨度悬索桥风振响应有重要影响,强耦合计算方法可以较准确地预测其风致振动特性。
- 孙芳锦梁爽
- 关键词：桥梁工程大跨度悬索桥风振响应
- 开洞口索穹顶结构的风压特性研究
- 2017年
- 基于CFD(计算流体动力学)方法研究开洞口索穹顶结构的风压特性。在不同风速和风向角作用下,对索穹顶结构在不同位置上单一开洞、以及结构底面、顶部同时开多个不同形式洞口的平均风压分布进行了系统研究,通过对模拟结果的分析,得到了不同开洞形式的索穹顶结构的平均风压系数分布规律。结果表明,开洞穹顶结构的风压特性与开洞形式、位置和风向等有着重要关联。研究成果为开洞索穹顶结构的抗风设计提供了可靠的理论参考。
- 孙芳锦陈辰余磊
- 关键词：索穹顶结构风压特性
- 基于模态转换的降阶模型在风与膜结构耦合分析的应用研究被引量：2
- 2015年
- 传统的不变流行降阶技术通过增加状态空间的方式将外荷载看成是附加状态,这种方法只适用于非线性较弱的结构。考虑到膜结构的较强非线性的特点,本文基于中心流形理论,通过模态转换的方式对风和膜结构形成的耦合体系进行降阶处理,将膜结构的模态分为主模态和次模态,将膜结构的风振状态表示为主模态的非线性函数,并将次模态表达为主模态的随时间变化的非线性函数,这里的不变流形依赖于主模态和风荷载,最后通过扩展不变流形方程获得体系的降阶模型。将该降阶模型用于计算膜结构的风振耦合响应,得到了膜结构风压系数、风振响应和功率谱等重要参数,结果与全阶模型计算结果符合良好。同时对比了本文降阶模型的计算效率,由此可见本文降阶模型耗费机时比全阶模型平均减少约55%,耦合迭代次数比全阶模型平均减少约60%。由此可见,基于模态转换的降阶模型适用于膜结构的风振耦合分析,且具有较高的准确性和计算效率。
- 孙芳锦余磊张大明
- 关键词：降阶模型模态转换膜结构风致振动流固耦合
- 基于预处理方法的风与膜结构流固耦合效应研究被引量：1
- 2014年
- 采用强耦合整体方法求解风与膜结构的流固耦合作用在精度和稳定性方面都具有优势,但求解强耦合整体方程时的巨大机时耗费成为了限制其应用的主要问题之一。本文提出采用预处理的方法处理Newton-Raphson方法线性化后的强耦合整体方程,以改善矩阵的条件数,提高计算效率和精度。强耦合整体方程中采用了线弹性有限元模型处理流体域的变形,结合强耦合整体方程,在雅可比矩阵中使用块状结构,推导了指定边界条件的线弹性模型预处理矩阵以及强耦合整体方程的预处理矩阵。基于广义极小残余法(generalized minimum residual,简称GMRES),给出了采用预处理的强耦合整体方法的求解步骤。最后将该方法应用于风与膜结构的流固耦合分析,比较了采用预处理前后的相关参数变化,结果表明采用预处理方法后计算精度和效率大大提高,计算时间节约40%以上。结果表明预处理方法在强耦合整体方法中的采用是稳定有效的。
- 孙芳锦张大明
- 关键词：膜结构流固耦合
- 基于光滑粒子流体动力学的流固耦合问题研究被引量：1
- 2013年
- 本文采用光滑粒子流体动力学(简称SPH)对流固耦合问题进行模拟。流体域和固体均采用光滑粒子流体力学描述,建立了流体和固体控制方程的光滑粒子流体动力学模型,将流体和固体均看做是拉格朗日粒子,并利用插值核函数获得粒子在初始状态后携带的信息,进而求得流场和固体的相关参数。文章采用该方法对典型的流固耦合问题进行了模拟计算,并与已有试验结果进行了对比分析,模拟结果与已有试验结果符合良好,显示了该方法的准确性和精确性。证实了SPH方法应用于流固耦合问题计算的可行性。
- 孙芳锦张大明
- 关键词：光滑粒子流体动力学流固耦合
