方形截面高层建筑风致振动特性的数值模拟

作者：卢姗姗; 张志富; 陈文礼^*

来源：振动工程学报, 2021, 34(05): 911-921.

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.05.004

• 高层建筑
• 涡激振动
• 流固耦合
• 数值模拟
• 绕流场

以宽高比1∶6的方形截面高层结构为研究对象,利用计算流体软件FLUENT,基于雷诺应力模型RSM求解不可压缩黏性流体的Navier-Stoke方程,结构的振动响应通过Newmark-β方法(通过用户自定义函数UDF与软件连接)求解,以此来研究该结构的风致振动特性,同时获得刚性静止模型与气动弹性模型在均匀风速流场与不同指数率风剖面下的绕流场规律。数值模拟结果表明:高层建筑结构存在着明显的涡激振动风速锁定现象,振动位移和锁定区宽度与风洞试验结果接近;在风剖面流场作用下,位移响应的变化规律与流场的平均风速有关,当平均风速接近锁定区域时,结构的位移响应最大;随着梯度风速的增加,结构分别呈现1阶和2阶风致涡激振动。高层建筑结构绕流场具有显著的三维特征,沿着高层建筑高度的方向,旋涡发展是不平衡的,越接近结构底部的绕流场,呈非对称性的旋涡脱落,而越靠近顶部的尾流场,呈对称性的旋涡脱落,且其递变的规律与流场速度分布有关。

• 单位
  工业和信息化部; 哈尔滨工业大学