Аэроупругая неустойчивость зданий и сооружений в ветровом потоке
Диссертация
Как показал анализ современных отечественных и зарубежных теоретических и экспериментальных исследований, существующие методы расчета аэроупругой неустойчивости зданий и сооружений сложны и требуют проведения ряда экспериментальных исследований для определения аэродинамических параметров. Кроме того, в нормативных документах нет ни каких конкретных методик по расчету аэроупругих процессов… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК РАСЧЕТА СООРУЖЕНИЙ НА ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ
- 1. 1. Общие сведения о расчетах сооружений на ветровую нагрузку
- 1. 2. Развитие методов расчета сооружений на ветровую нагрузку
- 1. 3. Развитие методов расчета аэроупругой неустойчивости
- 1. 4. Современное состояние проблемы аэроупругой неустойчивости
- 1. 5. Современные возможности для исследования аэродинамической неустойчивости
- ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОУПРУГОСТИ
- 2. 1. Явление аэроупругости
- 2. 2. Галопирование
- 2. 3. Срывной флаттер
- 2. 4. Изгибно-крутильный флаттер
- 2. 5. Методы расчета сооружений на ветровые нагрузки в современных программных комплексах
- 2. 6. Существующие проблемы
- 2. 7. Теоретические основы аэродинамического расчета в А№У8 С? Х
- ГЛАВА 3. ГАЛОПИРОВАНИЕ
- 3. 1. Методика расчета
- 3. 2. Обобщенный критерий Глауэрта — Ден-Гартога для оценки сооружения на возникновение галопирования
- 3. 3. Определение коэффициентов лобового, поперечного сопротивлений зданий при разных углах атаки в
- АЛЧЗУЭ СБХ
- 3. 4. Интерполяция полученных зависимостей коэффициентов от угла атаки в МаШСаё
- 3. 5. Определение собственных колебаний зданий и сооружений
- ГЛАВА 4. СРЬЮНОЙ ФЛАТТЕР
- 4. 1. Срывной флаттер. Методика расчета
- 4. 2. Решение нестационарной задачи (transient) в CFX для определения характера обтекания сооружения и частоты срыва вихрей
- 4. 3. Определение числа Струхаля и скорости ветра
- 4. 4. Решение задачи FSI (Fluid Structure Interaction) в ANSYS CFX для определения аэроупругих колебаний при отрывном течении с учетом формы колебаний сооружения
- 4. 5. Анализ аэроупругих колебаний при отрывном течении
- ГЛАВА 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ' ЗДАНИЙ В ПРОГРАММЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ ANSYS GFX
- 5. 1. Методика определения аэродинамических параметров
- 5. 2. Определение профиля скорости
- 5. 3. Определение толщины пограничного слоя вокруг здания. Оценка сеточного разрешения’в пограничном" слое.'
- 5. 4. Сравнение результатов-обтекания некоторых форм зданий с экспериментальными данными.'.'
- 5. 5. Примерная оценка системных требований необходимых для. использования модели турбулентности Ментера SST
- ГЛАВА 6. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИК РАСЧЕТА
- 6. 1. Определение коэффициентов лобового, поперечного сопротивлений воьмиугольной призмы при разных углах атаки в ANSYS CFX
- 6. 2. Применение обобщенного критерия Глауэрта — Ден-Гартога для оценки высотного здания на возникновение галопирования
- 6. 3. Оценка на возникновение галопирования обледенелого провода линии электропередачи
- 6. 4. Определение собственных колебаний моста
- 6. 5. Решение нестационарной задачи для определения характера обтекания и частоты срыва вихрей моста в Волгограде
- 6. 6. Определение числа Струхаля и скорости
- 6. 7. Расчет моста в Волгограде на аэроупругие колебания (срывной флаттер). Решение задачи Р81 в АМ8У8 СРХ
Список литературы
- Абрамович, Г. Н. Прикладная газовая динамика. Часть 1 Текст. / Г. Н. Абрамович. — М.: Наука, 1991. — 600 с.
- Андронов, А. А. Теория колебаний Текст. / А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин. 2-е изд. — М.: Наука, 1981. — 568 с.
- Агеев, А. В. Аэроупругость пролетных строений мостов Текст.: дис.. канд. техн. наук: 05.23.11 / А. В. Агеев. М., 2007. — 177 с.
- Аэрогидроупругость конструкций Текст. / А. Г. Горшков и др. — М.: Физматлит, 2000. 592 с.
- Барштейн, М. Ф. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия Текст. / М. Ф. Барштейн, Н. М. Бородачев, Л. X. Блюмина.- М.: Стройиздат, 1981. -216 с.
- Бидерман, В. Л. Теория механических колебаний Текст. / В. Л. Бидерман. -М.: Высш. школа, 1980. 408 с.
- Белов, И. А. Моделирование турбулентных течений Текст. / И. А. Белов, С. А. Исаев. СПб.: БГТУ, 2001.-108 с.
- Бирбраер, А. Н. Экстремальные воздействия на сооружения Текст. / А. Н. Бирбраер, А. Ю. Роледер. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2009.- 594 с.
- Бисппингхофф, Р. Аэроупругость Текст. / Р. Бисплингхофф, X. Эшли, Р. Халфмэн. М.: Изд-во иностр. литер., 1958. — 799 с.
- Бучинский, В. Е. Атлас обледенения проводов Текст. / В. Е. Бучинский.- Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 114 с.
- Богданов, С. Р. Оценка адекватности нелинейных моделей для корреляций «давление скорости деформаций» в турбулентном потоке Текст. / С. Р. Богданов // Журнал технической физики. — 2009. — Т. 79.- Вып.1. — С. 28−35.
- Ван-Дайк, М. Альбом течений жидкости и газа Текст. / М. Ван-Дайк.- М.: Мир, 1986.-184 с.
- Волъмир, А. С. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задачи аэроупругости Текст. / А. С. Вольмир. — М.: Наука, 1976.-416 с.
- Гелъмгольц, Г. Основы вихревой теории Текст.: пер. с нем./ Г. Гельмгольц. М.: Институт компьютерных исследований, 2002. — 82 с.
- Гришанина, Т. В. Избранные задачи аэроупругости Текст. / Т. В. Гриша-нина, Ф. Н. Шклярчук. М.: МАИ, 2006. — 48 с.
- Дело о «танцующем» мосте // synerjetics.ru URL: http://vvww.synerjetics.ru/article/flutter.htm (дата обращения: 10.10.2010).
- Девнин, С. И. Аэрогидромеханика плохообтекаемых конструкций Текст.: справочник / С. И. Девнин. — JI.: Судостроение, 1983. 332 с.
- Дубинский, С. И. Расчеты высотных сооружений при ветровом воздействии Текст. / С. И. Дубинский // САПР и графика. 2005. — № 10. -С. 32−34.
- Дубинский, С. И. Численное моделирование ветровых воздействий на комплекс «ФЕДЕРАЦИЯ» «МОСКВА-СИТИ» Текст. / С. И. Дубинский // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. -2008.-№ 4.-C. 58−59.
- Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике Текст.: пер с англ. /О. Зенкевич.-М.: Мир, 1975.-318 с.
- Казакевич, М. И. Аэродинамическая устойчивость надземных и висячих трубопроводов Текст. / М. И. Казакевич. М.: Недра, 1977. — 200 с.
- Казакевич, М И. Хаос в аэроупругих системах Текст. / М. И. Казакевич // Металлические конструкции. Донбасс: Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, 2008. — С. 217−225.
- Коренев, Б, Г. Динамический расчет зданий и сооружений Текст. / Б. Г. Коренев — под ред. Коренева Б. Г., Рабиновича И. М. — М.: Стройиздат, 1984. — 303 с.
- Кузьмина С. Эолова арфа, самолёты и мосты Текст. / С. Кузьмина, П. Карклэ // Наука и жизнь. 2009. — № 5. — С.51−55.
- Илюшин, Б. Б. Моделирование процессов переноса в турбулентных течениях Текст. / Б. Б. Илюшин. Новосибирск: НГУ, 1999. — 13 с.
- Ланда, П. С. Срывной флаттер и эффект затягивания Текст. / П. С. Ланда // Вестник научно-технического развития. — 2009. — № 6 (22). -С. 10−19.
- Ландау, Л. Д. Теоретическая физика. Гидродинамика Текст. / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. М.: Наука, 1986. — 736 с.
- Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа Текст. / Л. Г. Лойцянский. М.: Дрофа, 2003. — 840 с.
- Лапин, Ю. В. Статистическая теория турбулентности (прошлое и настоящее краткий очерк идей) Текст. / Ю. В. Лапин // Научно технические ведомости. — 2004. — № 2. — С. 14−15.
- Магай, А. А. Проблемы проектирования и строительства высотных зданий Текст. / А. А. Магай, Е. А. Магай // Жилищное строительство. — 2005.-№ 4. -С.18−21.
- Марчевский, И. К. Математическое моделирование обтекания профиля и исследование его устойчивости в потоке по Ляпунову Текст.: дис.. канд. ф.-м. наук: 01.02.05 / И. К. Марчевский. М., 2008. — 119 с.
- Ментер, Ф. Моделирование взаимодействия жидких сред и элементов конструкций в ANSYS Текст. / Ф. Ментер // ANSYS Solutions. 2007. -№ 4.-С. 31−37.
- МКЭ. Сетки. Общие сведения. // procae.ru URL: http://www.procae.ru /articles/cae/72-mesh-ansys.html (дата обращения: 03.03.2010).
- Николаев, С. В. Безопасность и надежность высотных зданий это комплекс высокопрофессиональных решений Текст. / С. В. Николаев // Уникальные и специальные технологии в строительстве. — 2004. — № 1. -С. 8−18.
- Опыт аэродинамических испытаний макетов высотных зданий и комплексов // stroinauka.ru URL: http://www.stroinauka.ru /dl8dr6343m0.html (дата обращения: 11.10.2007).
- Оценка ветровых воздействий на высотные здания и сооружения // confcontact.com URL: http://www.confcontact.com/dec/Pavl.htm (дата обращения: 08.09.2010).
- Остроумов, Б. В. Исследование, разработка и внедрение высотных сооружений с гасителями колебаний Текст.: дис.. д-ра техн. наук: 05.23.01 / Б. В. Остроумов.-М., 2003.-425 с.
- Попов, Н. А. Рекомендации по уточненному динамическому расчету зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки Текст. / Н. А. Попов -ГУП ЦНИИСК имени В. А. Кучеренко. -М.: ГУЛ ЦНИИСК, 1999. 26 с.
- Перелъмутер, А. В.Расчетные модели сооружений и возможность их анализа Текст. / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. Киев: Сталь, 2002. -618с.
- Полевой, А. И. Условия возникновения пляски проводов ЛЭП Текст. / А. И. Полевой // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1988. — № 4. -С. 168−174.
- Прандтлъ, Л. Гидроаэромеханика Текст.: пер. с нем. / JI. Прандтль -М.:РХД, 2002.-572 с.
- Пановко, Я. Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем Текст. / Я. Г. Пановко. М.: Физматгиз, 1960. — 193 с.
- Пановко, Я. Г. Введение в теорию механических колебаний Текст. / Я. Г. Пановко. Л.: Наука, 1989. — 252 с.
- Плыкин, М. FSI технологии ANSYS Текст. / М. Плыкин // САПР и графика. 2006. -№ 7. — С. 38−39.
- Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа Текст. / Т. В. Кондранин и др. — М.: МФТИ, 2005.-104 с.
- Реттер, Э. И. Архитектурно-строительная аэродинамика Текст. / Э. И. Реттер. М.: Стройиздат, 1984. — 294 с.
- Реттер, Э. К Аэродинамическая характеристика промышленных зданий Текст. / Э. И. Реттер. Челябинск: УФАСиА, 1959. — 204 с.
- Решение задач внешнего обтекания с использованием различных моделей турбулентности в FlowVision // tesis.com.ru URL: http://www.tesis.com.ru/infocenter/downloads/flowvision/fvjxirbsub07.pd (дата обращения: 03.03.2010).
- Савицкий, Г. А. Ветровая нагрузка на сооружения Текст. / Г. А. Савицкий. М.: Стройиздат, 1972. — 110 с.
- Симиу, Э. Воздействие ветра на здания и сооружения Текст.: пер. с англ. / Э. Симиу, Р. Сканлан — под ред. Б. Е. Маслова. — М.: Стройиздат, 1984.-360 с.
- Светлицкий, В. А. Механика трубопроводов и шлангов Текст. / В. А. Светлицкий. — М.: Машиностроение, 1982. — 279 с.
- Светлицкий, В. Л. Случайные колебании механических систем Текст. / В. Л. Светлицкий. — М.: Машиностроение, 1976. — 216 с.
- СНиП 2.01.07−85 Строительные нормы и правила: нагрузки и воздействия Текст.: введ. 01.01.87. М.: ГП ЦПП, 2005. — 44 с. -(ГОССТРОЙ СССР)
- Тимошенко, С. Колебания в инженерном деле Текст. / С. Тимошенко. — М.: Наука, 1967.-444 с.
- Ушаков, В. Анализ обтекания тел с отрывом потока в системе SolidWorks/FlowWorks Текст. / В. Ушаков // CAD/CAM/CAE Observer. -2003.-№ 3(12).-С.2−9.
- Флаттер // aeroconstruction.ru URL: http://aeroconstruction.ru/flatter (дата обращения: 03.03.2010).)
- Фрик, П. Г. Турбулентность: модели и подходы Текст.: курс лекций: 4.1 / П. Г. Фрик. Пермь: ПГТУ, 1998. — 108 с.
- Хлопков, Ю.И. Лекции по теоретическим методам исследования турбулентности Текст.: учебное пособие /Ю. И. Хлопков, В. А. Жаров, С. Л. Горелов. М.: МФТИ, 2005. — 179 с.
- Чжен, П. Отрывные течения Текст.: пер. с англ.: Т.1 / П. Чжен. М.: Мир, 1972.-300 с.
- Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений Текст. / Смирнов А. Ф. и др. — под ред. Смирнова А. Ф. — М.: Стройиздат, 1984. -415 с.
- Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя Текст. / Г. Шлихтинг. — М.: Наука, 1974.-711 с
- ASHRAE Handbook. Fundamentals. SI Edition. 1997.ei.Bardina J.E., Huang P.G., Coakley T.J. Turbulence Modeling Validation Testing and Development // NASA Technical Memorandum. 1997. -N 110 446.
- Novak M., Davenport A. Aeroelastic instability of prisms in turbulent flow // J. Of the Eng. Mechanics Division. 1971. — Vol. 97. — P. 12−25.
- Davenport A.G. The Application of Statistical Concepts to the Wind Loading of Structures // Proc. Inst. Civ. Eng. 1961. -N 19. — C. 449−472.
- Davenport A.G. Gust Loading Factors // J. Struct. Div. 1967. — N 3. -P. 11−34.
- Den-Hartog J. P. Transmission line’s vibrations due to sleet // Transactions AIEE.-1932.-Vol. 51.-P. 1074−1076.s
- Den-Hartog J. P. Mechanical Vibrations. New York: Dover Publications, Inc., 1985.-436 p.
- Design loads for building, imposed loads. Wind loads on structures unsusceptible to vibration// DIN 1055, part 4, 1986. — 30 p.
- Eurocode 1: Basis design and action on structures. Part 2−4: Wind action. CEN, 1994.
- Glauert H. The rotation of an aerofoil about a fixed axis // Reports& Memoranda / Great Britain Advisory Committee for Aeronautics (GBACA). — 1919.-N595.-8 p.
- Harden R., Currie I. Lift-oscillator Model for vortex-induced vibrations // J. of Eng. Mech.: Proc. of ASCE. 1970. Vol. 96. — P. 577−591.
- Liepmann H. W. On the Application of Statistical Concepts to the Buffeting Problem // J. Aeronaut. Sei. 1952. -N 19 (12). — P. 793−800.
- Mendis P., Ngo 71, Haritos N., Hira A. Wind loading on Tall Buildings // EJSE Special Issue: Loading on Structures. 2007. — P. 41−54.
- Wind Towers: Detail in Building. West Sussex: Battle McCarthy Consulting Engineers, 1999. — 95 p.
- Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications //AIAA-Journal. 1994. — N 32(8). — P. 1598 — 1605
- Menter F.R., Kuntz M. Development and Application of a Zonal DES Turbulence Model for CFX-5 // CFX-Validation Report, CFX-VAL17/0503.
- Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model // Turbulence, Heat and Mass Transfer. 2003. N4. -P. 625−632.
- Minorsky N. Nonlinear Oscillations. New York: R. E. Krieger Pub. Co., 1974.-714 p.
- Novak M. Aeroelastic Galloping of Prismatic Bodies I I Journal of the Engineering Mechanics Division ASCE. 1969. — Vol. 95, No. EMI.l. P. 115−142.
- Novak M. Galloping Oscillations of Prismatic Structures // Journal of the Engineering Mechanics Division ASCE. 1972. — Vol. 98, No. EMLl. P. 2746.
- Numerical modeling of airflow over the Ahmed body // icaen.uiowa.edu URL: http://www.icaen.uiowa.edu/~me160/Lab/CFDEFDahmed.pdf (дата обращения: 03.03.2010).
- Simiu E. Gust Factors and Along-Wind Pressure Correlations // J. Struct. Div. 1973. — No. ST4. — P. 773−783.
- Simiu E. Revised Procedure for Estimating Along-Wind Response // J. Struct. Div.-1980.-No. ST1.-P. 1−10.
- Skop R. A., Griffin О. M. On a Theory for the Vortex-Excited Oscillations of Flexible Cylindrical Structures // J. Sound Vib., 1975. N 41. — P. 263−274.
- Solari G. Along-Wind Response Estimation: Closed Form Solution // J. Struct. Div. 1982. — No. ST1. — P. 225−244.
- User’s Guide for ANSYS CFX 12. 2008.
- Vellozzi J., Cohen E. Gust Response Factors // J. Struct. Div. 1968. — No. ST6.-P. 1295−1313.
- Vickery B. J. On the Reliability of Gust Loading Factors. Proceedings of the Technical Meeting Concerning Wind Loads on Buildings and Structures // Building Science Series 30, National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1970.
- Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. Montreal: DCW Industries, Inc., 2006. — 522 p.