风与大跨轻型空间结构流固耦合作用问题的研究与应用

轻量化、大型化、造型复杂化导致大跨空间结构风损风毁问题日益突出。本项目围绕风与大跨轻型空间结构流固耦合相互作用问题及其应用，开展理论研究和数值模拟。基于计算流体动力学CFD、计算网格动力学CMD和计算结构动力学CSD，构建考虑流固耦合相互作用的风振力学模型，提出流体域、结构域和流固界面的控制方程及相关求解算法；研究流体网格和结构网格生成和动态更新算法。提出大跨空间结构风场的适用湍流模型，研究近结构表面风场及绕流。分析风流动力和结构响应在两相交界面上的相互传递，揭示流固耦合作用的机理和规律。针对不同风速和风场条件、结构不同刚度和阻尼，结构封闭或开敞、结构周围阻挡物情况等若干工况，数值仿真考虑与不考虑流固耦合作用效应的空间结构风振系数、结构表面风压风载分布和风载体型系数，并进行比较分析。研究基于空气动力学原理的空间结构气动形状优化和导风措施。为大跨轻型空间结构的抗风设计提供方法和依据。