авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Аэроупругая неустойчивость зданий и сооружений в ветровом потоке

-- [ Страница 2 ] --

Рис. 2. Обтекание бесконечного цилиндра при Re = 1,6107

Рис. 3. Обтекание бесконечной квадратной призмы при Re = 1,6107

Рис. 4. Обтекание бесконечной квадратной призмы c закругленными

углами (r/b = 0,167) при Re = 1,6107

Рис. 5. Обтекание бесконечной восьмиугольной призмы при Re = 1,6107

Дана примерная оценка системных требований, необходимых для использования модели турбулентности Ментера SST.

Показано определение CD() и как функций угла атаки с помощью программы ANSYS CFX на примере восьмиугольной призмы. На рисунках 6-7 представлены результаты расчета.

Эксперимент

CFX

Рис. 6. Интерполяционные функции зависимостей коэффициентов лобового, поперечного сопротивления от угла атаки

Эксперимент

CFX

Рис. 7. Производные dCL()/d и суммы функций CD() с производными для восьмиугольной призмы

Погрешность результатов при обтекании восьмиугольной призмы составила 13%.

3. Разработана программа оценки на возникновение галопирования зданий и сооружений в MathCad. Разработанные методика и программа применены к анализу возможности появления галопирования в проводах электросетей при их обледенении (рис. 8).

На рисунках 9-11 представлены результаты.

Рис. 8. Схема вращения обледенелого провода

 Линии тока скорости -28

Рис. 9. Линии тока скорости

 Зависимости Cy и Cx от угла атаки и-29

Рис. 10. Зависимости Cy и Cx от угла атаки и функции CL() и CD()

 Сумма функции CD() и производной-30

Рис. 11. Сумма функции CD() и производной функции CL()

4. Разработана методика расчета аэроупругих колебаний при срывном флаттере.

Методика включает в себя:

1. Определение собственных частот и форм колебаний сооружения.

2. Определение обобщенной массы.

3. Решение нестационарной задачи (transient) в ANSYS CFX для определения характера обтекания сооружения и частоты срыва вихрей.

4. Определение числа Струхаля и скорости ветра, при которой возможен срывной флаттер.

5. Решение задачи FSI (Fluid Structure Interaction) в CFX для определения аэроупругих колебаний при отрывном течении с учетом формы колебаний сооружения.

В работе рассмотрен новый подход для определения аэроупругих колебаний (срывной флаттер) с применением программы вычислительной гидродинамики ANSYS CFX, используя метод (FSI) Fluid Structure Interaction (газо-структурное взаимодействие).

Методика расчета на аэроупругие колебания (срывной флаттер) сводится к решению дифференциального уравнения движения твердого тела с одной степенью свободы, в правой части которого находится изменяемая во времени и зависящая от колебаний аэродинамическая подъемная сила:

, (12)

где F(y, y’,y’’,t) – обобщенная аэродинамическая подъемная сила, которая зависит от колебаний системы; m, c, k – обобщенные масса, конструкционное демпфирование и жесткость сооружения.

Решить такое уравнение возможно только численно. Для этого необходимо применить технологию (FSI) Fluid Structure Interaction. Ее задача заключается в том, чтобы связать изменяемую аэродинамическую подъемную силу со скоростью колебаний. Подъемная сила определяется решением системы уравнений Рейнольдса – Навье-Стокса.

Решить дифференциальное уравнение численно возможно разными способами, например методом Эйлера или методом Рунге-Кутты 4 порядка. Для решения уравнения движения методом Эйлера в CFX воспользовались внутренним языком программирования CEL. Но на длительном интервале времени при расчете уравнения методом Эйлера с каждым шагом накапливается ошибка. Поэтому, лучше всего для решения дифференциального уравнения подойдет метод Рунге-Кутты 4 порядка. Для его реализации необходимо применить внешний язык программирования Fortran или стороннюю математическую программу, например MathCad.

5. Методика применена к определению аэроупругих колебаний моста в Волгограде. Результаты расчета показали, что вероятной причиной столь значительных колебаний моста является срывной флаттер.

По результатам аэродинамического расчета были определены периоды и частоты колебаний подъемной силы, которые вызваны неустойчивым течением за обтекаемым мостом, появлением вихревой дорожки Кармана. Приведены собственные формы и частоты колебаний.

Рассмотрено определение числа Струхаля и критической скорости, при которой частота срыва вихрей будет совпадать с частотой собственных колебаний моста для двух углов атаки ветра.

Результаты, полученные при решении дифференциального уравнения движения, используя FSI, показаны на рисунках 12, 13, 14.

= 0°, V = 13 м/с, f = 0,39 Гц = 4°, V = 14,6 м/с, f = 0,40 Гц

Рис. 12. Амплитуды колебаний

= 0°, V = 13 м/с, f = 0,39 Гц = 4°, V = 14,6 м/с, f = 0,40 Гц

Рис. 13. Изменение эродинамической подъемной силы

= 0°, V = 13 м/с, f = 0,39 Гц = 4°, V = 14,6 м/с, f = 0,40 Гц

Рис. 14. Аэроупругие колебания (срывной флаттер)

На графиках видны установившиеся колебания, что соответствует захвату частоты срыва вихрей собственной частотой колебаний моста, то есть частоты стали равными. Амплитуды колебаний по расчету составили 280 мм и 380 мм для углов атаки 0° и 4° соответственно. При реальных колебаниях моста амплитуды равны приблизительно 400 мм.

6. Проведена оценка системных требований к ПК, необходимых для выполнения расчетов по предложенным методикам.

III. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Статьи, опубликованные в рекомендованных ВАК изданиях:

1. Мелешко, В. А. Применение программы ANSYS CFX для опре-деления коэффициентов лобового сопротивления высотных сооружений / В. А. Мелешко // Промышленное и гражданское строительство. – 2011. – №1 – С. 45-46.

2. Мелешко, В. А. Применение пакета ANSYS CFX для исследования аэродинамической неустойчивости сооружения / В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Вестник гражданских инженеров. – 2011. – №1(26) – С. 58-61.

3. Мелешко, В. А. Причины колебаний моста в Волгограде /В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Строительная механика и расчет сооружений – М. – 2011. – №3. – С. 55-58.

4. Мелешко, В. А. Оценка сооружений на возникновение галопирования / В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Инженерно-строительный журнал – СПб. – 2011. – №6(24). – С. 6-12.

Статьи, опубликованные в прочих изданиях:

5. Мелешко, В. А. Применение пакета ANSYS CFX для исследования аэродинамической неустойчивости сооружения / В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Доклады 67-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. – СПб.: СПбГАСУ, 2010. – Ч.1. – С. 153-155.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.