单向大跨度柔性屋盖结构的流固耦合性能分析

摘要

在综合运用计算流体力学和计算结构力学技术的基础上，建立了一种适用于索膜结构流固耦合风振分析的CFD数值模拟方法，并编制了相应的有限元计算程序MFSI。应用该程序对典型形状的大跨度单向屋盖结构进行刚性模型和弹性模型的流固耦合参数分析，探讨了来流风速、屋面质量和初始预张力等参数对结构流固耦合特性的影响。研究表明，由屋盖前缘周期脱落的大尺度旋涡是诱导结构振动的主要原因，随着大尺度涡沿屋面向下游移动，其动能逐渐转化为结构变形能，使结构振动形态呈现明显的涡激振动特征。结构质量、来流风速和初始预张力是影响流固耦合性能的主要参数。结构响应以背景响应为主，共振响应分量较小，呈现出宽带、受迫振动特征。