考慮流固耦合風(fēng)振響應(yīng)的低矮輕型房屋抗風(fēng)數(shù)值模擬的開題報告

考慮流固耦合風(fēng)振響應(yīng)的低矮輕型房屋抗風(fēng)數(shù)值模擬的開題報告題目：考慮流固耦合風(fēng)振響應(yīng)的低矮輕型房屋抗風(fēng)數(shù)值模擬一、研究背景及意義在近些年來，低矮輕型房屋在城市化進(jìn)程中逐漸成為一種重要的建筑形式，隨之而來的是對于其抗風(fēng)性能的要求也越來越高。然而，由于該類型建筑自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及對于氣象條件的相對敏感性，使得其在面對強(qiáng)風(fēng)的情況下容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，甚至?xí){到人們的生命安全。因此，通過數(shù)值模擬研究，探究低矮輕型房屋的抗風(fēng)性能，不僅可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測其在不同風(fēng)速下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和破壞形式，同時也有利于指導(dǎo)相關(guān)設(shè)計(jì)方案的制定和改進(jìn)。特別是近年來數(shù)值模擬技術(shù)的不斷提升，使得我們可以更加詳細(xì)地研究低矮輕型房屋結(jié)構(gòu)在風(fēng)環(huán)境下的復(fù)雜物理現(xiàn)象，探求流固耦合作用對于風(fēng)振響應(yīng)的影響機(jī)理。二、主要研究內(nèi)容1.借助計(jì)算流體力學(xué)（CFD）仿真技術(shù)，對于低矮輕型房屋在風(fēng)環(huán)境下的氣動特性進(jìn)行分析和模擬，研究與流固耦合作用相關(guān)的物理變量以及空氣動力學(xué)效應(yīng)。2.基于有限元方法（FEM）和多體動力學(xué)（MD）等數(shù)值分析技術(shù)，將風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)耦合起來，模擬和分析低矮輕型房屋的抗風(fēng)性能，包括自振頻率、阻尼比、最大應(yīng)力和變形等。3.進(jìn)一步研究當(dāng)風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間存在耦合作用時，低矮輕型房屋的振動特性和結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理。重點(diǎn)分析流固耦合作用對于風(fēng)振響應(yīng)的影響，揭示其物理機(jī)理和影響因素。三、預(yù)期成果本文預(yù)期實(shí)現(xiàn)如下預(yù)期成果：1.在流固耦合作用下，低矮輕型房屋的抗風(fēng)性能數(shù)值模擬分析，得出其自振頻率、阻尼比、最大應(yīng)力和變形等。2.探究流固耦合作用對于低矮輕型房屋風(fēng)振響應(yīng)的影響機(jī)理，揭示其物理機(jī)理和影響因素。3.為低矮輕型房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)和改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。四、研究方法和技術(shù)路線1.基于有限元法和多體動力學(xué)方法建立低矮輕型房屋的數(shù)值模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。2.借助計(jì)算流體力學(xué)方法分析低矮輕型房屋的氣動特性，探究與流固耦合作用相關(guān)的物理變量以及空氣動力學(xué)效應(yīng)。3.進(jìn)一步將氣動力學(xué)模型與結(jié)構(gòu)模型相耦合，模擬和分析低矮輕型房屋的風(fēng)振響應(yīng)。4.通過對模型結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)的對比和驗(yàn)證，評估和優(yōu)化數(shù)值模擬的精度和可靠性。五、研究計(jì)劃和進(jìn)度安排階段一：文獻(xiàn)綜述和問題分析（5周）階段二：計(jì)算流體力學(xué)仿真模擬的建模和模擬（6周）階段三：有限元分析和多體動力學(xué)構(gòu)建（8周）階段四：氣動力學(xué)和結(jié)構(gòu)之間的相耦合分析（10周）階段五：數(shù)值模擬的結(jié)果分析和項(xiàng)目總結(jié)（4周）六、參考文獻(xiàn)1.Bhattacharyya,R.,&Das,D.(2009).WindtunneltestingonanR.C.C.modelstructurewithpassivecontroldevices.EngineeringStructures,31(2),415-421.2.Cook,M.J.,Jones,N.P.,&Daish,M.E.(2003).Three-dimensionalnumericalmodellingoftheflowaroundahigh-risebuildingusingcomputationalfluiddynamics.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,91(8),1035-1051.3.Cheng,J.,&Sun,J.(2019).Wind-inducedresponseandequivalentwindloadsoftallbuildingswithmechanicalsystemsconsideringfluid-structureinteraction.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,191,64-83.4.Li,Q.,Li,H.,Li,D.,&Li,B.(2019).Wind-inducedvibrationoftallbuildings:Areviewoncomputationalmethodsandcontrolstrategies.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,194,187-216.5.Yao,W.,Yang,L.,&Yang,Y.(2016).Numericalstudyonwind-inducedvibrationsoftallbuilding