Аэроупругая неустойчивость зданий и сооружений в ветровом потоке

• Автор: Мелешко, Владимир Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

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. Изгибнокрутильный флаттер.

2.5. Методы расчета сооружений на ветровые нагрузки в современных программных комплексах.
2.6. Существующие проблемы.
2.7. Теоретические основы аэродинамического расчета в АЫБУБ СЕХ ГЛАВА 3. ГАЛОПИРОВАНИЕ.
3.1. Методика расчета
3.2. Обобщенный критерий Глауэрта ДенГартога для оценки сооружения на возникновение галопирования
3.3. Определение коэффициентов лобового, поперечного сопротивлений зданий при разных углах атаки в АЫБУБ СЕХ
3.4. Интерполяция полученных зависимостей коэффициентов от угла атаки в МаФСаб.
3.5. Определение собственных колебаний зданий и сооружений.
ГЛАВА 4. СРЫВНОЙ ФЛАТТЕР.
4.1. Срывной флаттер. Методика расчета.
4.2. Решение нестационарной задачи i в X для определения характера обтекания сооружения и частоты срыва вихрей
4.3. Определение числа Струхаля и скорости ветра.
4.4. Решение задачи I i Ii в X 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 X
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 результатовобтекания некоторых форм зданий с экспериментальными данными.
5.5. Примерная оценка системных требований необходимых для
использования модели турбулентности Ментера
ГЛАВА 6. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИК РАСЧЕТА
6.1. Определение коэффициентов лобового, поперечного сопротивлений воьмиугольной призмы при разных углах атаки в X.
6.2. Применение обобщенного критерия Глауэрта ДенГартога 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 I в X
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Разработанные в диссертации методики позволяют уменьшить временные ресурсы на выполнение расчетов, повысить точность расчетов, а также сократить их стоимость за счет использования современных вычислительных средств вместо дорогостоящих экспериментов в аэродинамических трубах. Методики могут быть применены для расчета аэроупругой неустойчивости различного рода сооружений. Личный вклад соискателя. Все исследования, изложенные в диссертационной работе, проведены лично соискателем. Апробация работы. Исследование Аэроупругих процессов в строительных сооружениях в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н. К. Снитко, Дом ученых, СПб. Проблемы вычислительной механики и компьютерный инжиниринг в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н. К. Снитко, Дом ученых, СПб. Международной научнотехнической конференции молодых ученых, студентов, аспирантов и докторантов, а также молодых специалистов строительных и проектных организаций Актуальные проблемы современного строительства, СПбГАСУ апреля года. Публикации. По тематике диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 3 работы в изданиях, включенных ВАК в перечень рекомендуемых. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав с выводами по каждой главе, заключения, списка литературы наименование, в том числе на иностранных языках, 9 приложений, рисунка и 8 таблиц. Общий объем диссертации 9 страниц. Глава 1. Развитие производства современных видов строительных материалов и типов, конструкций привело к появлению нового поколения сооружений, которые по сравнению с построенными ранее являются исключительно гибкими, легкими, со слабыми демпфирующими свойствами. Такие сооружения, как правило, характеризуются повышенной чувствительностью к действию ветра. В связи с этим появилась необходимость разработать методы расчета, дающие возможность проектировщику оценивать ветровые воздействия с большей степенью точности, чем это требовалось раньше. Статический расчет сооружения на ветровую нагрузку сводится к определению максимальных перемещений вызванных средним ветровым давлением. Динамический расчет заключается в определении колебаний, вызванных взаимодействием ветрового потока со строительными конструкциями. При расчете вынужденных колебаний сооружений на действие пульсаций предполагается, что пульсационное давление ветра не зависит от параметров колебаний сооружений. В этом случае, когда обратная связь положительная, возможны автоколебания, т. К аэроупругим колебаниям относятся различные формы аэродинамической неустойчивости сооружений галопирование, классический флаттер, бафтинг сооружений, параметрический резонанс, а также колебания связанные со срывом вихрей срывной флаттер с внешней поверхности сооружений, в том числе и те, которые сопровождаются образованием вихревой дорожки Кармана и приводят к резонансному вихревому возбуждению сооружения на одной из его собственных частот. Ветер, возникающий в нижних слоях атмосферы, представляет собой турбулентное движение воздушной среды. Оно характеризуется чрезвычайно нерегулярным и беспорядочным изменением скорости во времени в каждой точке пространства. Также нерегулярно изменяется от точки к точке скорость потока, рассматриваемого в заданный момент времени. Если осреднить по большим промежуткам времени истинную скорость в каждой точке пространства, то нерегулярность скорости сглаживается, и средняя скорость оказывается плавно меняющейся вдоль потока функцией. Разность между истинной и средней скоростями называют пульсационной частью скорости. Турбулентное движение воздуха описывается статистическими методами. Здесь изменение скорости ветра представлено в виде стационарного случайного процесса. Скорость ветра представлена в виде суммы средней и пульсационной составляющей. Важным этапом при расчете сооружений на ветровую нагрузку является определение среднего ветрового давления. Это может потребовать испытания макета в аэродинамической трубе. При проектировании высотных зданий важно получить детальную картину обтекания их ветром. Воздействие ветра на высотное здание определяется рельефом местности, наличием зданий и сооружений, деревьями, а также объемнопространственной структурой самого здания.