Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительная механика

Диссертационная работа:

Мелешко, Владимир Аркадьевич. Аэроупругая неустойчивость зданий и сооружений в ветровом потоке : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17 / Мелешко Владимир Аркадьевич; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Санкт-Петербург, 2011.- 129 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/155

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы диссертации. Существующие в настоящее время методы расчета аэроупругой неустойчивости сооружений сложно реализовать. Это связано с необходимостью получения большого количества экспериментальных аэродинамических параметров, используемых в аэроупругих моделях. Например, для оценки конструкций на возникновение галопирования, неизвестными являются коэффициенты лобового, поперечного сопротивлений при разных углах атаки ветра. Эти коэффициенты получают при обтекании конструкции в аэродинамической трубе. Для определения амплитуд колебаний при срывном (вихревом) флаттере используется модель автоколебаний в виде генератора Ван-дер-Поля. Для такого расчета необходим ряд экспериментальных параметров, которые также получают в аэродинамической трубе. Испытание в аэродинамической трубе чрезвычайно дорого. При наличии современных средств компьютерного моделирования такой подход экономически неоправдан. Однако методик, позволяющих эффективно использовать существующие программные средства и вычислительные технологии для исследования аэроупругих процессов в сооружениях, не существует.

Диссертация посвящена методам расчета аэроупругих колебаний (галопирование и срывной флаттер). В ней разработаны методики, позволяющие использовать современные вычислительные средства. Например, для оценки конструкций на возникновение галопирования используется критерий Глауэрта – Ден-Гартога, в котором аэродинамические параметры при разных углах атаки определены в программе ANSYS CFX, а интерполяционные функции построены в MathCad.

Для определения амплитуд колебаний при срывном (вихревом) флаттере предлагается новый подход с применением программы ANSYS CFX при использовании технологии (FSI) Fluid Structure Interaction. Методика расчета сооружений на аэроупругие колебания сводится к решению дифференциального уравнения, описывающего колебания сооружений. В правой части уравнения находится изменяемая во времени и зависящая от колебаний аэродинамическая подъемная сила, вычисляемая с помощью (FSI) Fluid Structure Interaction.

Актуальность данной диссертации определяется необходимостью учета аэроупругих колебаний при проектировании различного рода сооружений (труб, мачт, высотных зданий и мостов) и отсутствием методик по применению современных вычислительных средств для расчета аэроупругих процессов.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методик расчета аэроупругой неустойчивости зданий и сооружений с применением современных вычислительных средств и технологий.

Исходя из поставленной цели работы, решались следующие задачи:

1. Анализ известных аэроупругих моделей для расчета аэроупругой неустойчивости.

2. Разработка методик для применения ПК ANSYS CFX и MathCad к исследованию аэроупругих процессов.

3. Решение примеров для доказательства эффективности предлагаемых методик.

Научная новизна работы. В диссертации предложены три методики расчета:

-методика оценки склонности конструкций к возникновению галопирования без использования экспериментальных данных, полученных в аэродинамической трубе;

-методика моделирования с помощью ANSYS CFX аэроупругих колебаний при срывном флаттере, заменяющая имитационные модели (типа осциллятора Ван-дер-Поля) и не требующая экспериментальных исходных данных;

-методика определения аэродинамических параметров в ANSYS CFX.

Эти методики предложены впервые.

Практическая значимость. 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.

На защиту выносятся:

-методика оценки склонности конструкций к возникновению галопирования без использования аэродинамической трубы;

-методика определения аэроупругих колебаний при срывном флаттере без использования аэроупругих моделей;

-методика расчета аэродинамических параметров.

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

-использованием апробированного математического аппарата (математические модели аэродинамики) и численных методов решения;

-применением апробированных в мировой практике технологий аэродинамических расчетов широкого круга задач машиностроения и строительства и верифицированного лицензионного программного комплекса ANSYS CFX;

-успешным решением с использованием разработанных методик верификационных и тестовых задач (колебания моста, определение аэродинамических параметров восьмиугольной призмы);

-согласованием расчетов с результатами экспериментальных исследований в аэродинамических трубах.

Апробация работы. Основные положения диссертационных исследований представлены и одобрены на: 66-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, СПбГАСУ, 3 февраля 2009 года; 67-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, СПбГАСУ, 4 февраля 2010 года; 68-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, СПбГАСУ, 2 февраля 2011 года; научном семинаре «Исследование Аэроупругих процессов в строительных сооружениях» в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н.К. Снитко, Дом ученых, СПб., 17 февраля 2011 года; научном семинаре «Проблемы вычислительной механики и компьютерный инжиниринг» в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н.К. Снитко, Дом ученых, СПб., 9марта 2011 года; 64-й Международной научно-технической конференции молодых ученых, студентов, аспирантов, и докторантов, а также молодых специалистов строительных и проектных организаций «Актуальные проблемы современного строительства», СПбГАСУ 13 апреля 2011 года; 24-й Международной конференции BEM&FEM «Математическое моделирование в механике деформируемых тел и конструкций. Методы граничных и конечных элементов», СПбГАСУ, 29 сентября 2011 года.

Публикации. По тематике диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 4 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 (94 наименования, в том числе – 29 на иностранных языках), 9 приложений, 41 рисунка и 8 таблиц. Общий объем диссертации – 129 страниц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net