风与索膜结构动态相互作用的数值分析方法

风与索膜结构的相互作用问题由于物理背景复杂，在响应分析中必须考虑气动弹性效应，理论难度较大，至今尚未得到较好的解决。本课题将在应用计算流体动力学和计算结构动力学方法的基础上，借助计算机技术建立适用于索膜结构考虑风与结构动态相互作用的数值分析方法。首先，结合索膜结构在风荷载作用下的变形特点，建立索膜结构三维非线性有限元模型。其次，在流体域建立基于任意拉格朗日－欧拉方法的控制方程。对于流体方程的求解采用流线迎风/Petrov-Galerkin(SUPG)有限元方法。改进预估－校正的耦合方法来提高流体与结构数据交换与传递的效率。编制相应的计算程序，改进和发展风与索膜结构相互作用计算方法的平台。对比分析数值计算结果与本课题组已做的典型膜结构风洞试验数据以验证该课题所用方法的正确性。最后利用数值分析方法来讨论风与索膜结构动态相互作用的机理等重要问题。