基于分区交错算法的高层建筑风振数值模拟平台及实例

摘要：基于分区交错算法，通过对商业流体软件 Fluent 和结构计算软件 Ansys 的二次开发，搭建了高层建筑风振数值模拟平台。耦合界面上非匹配网格的搜索配对和数据传递，以及流体域的网格更新均采用 UDF （User Defined Functions）编程实现；流体计算采用大涡模拟方法配合使用流体并行计算技术，以兼顾计算效率和精度，通过 UDF 和Scheme 语言编程实现流体域参数化求解，为确保流体和结构域时间步长一致，流体计算采用子迭代技术；结构计算采用APDL （Ansys Parametric Design Language）语言参数化编程；采用 Visual C ＋＋语言编制数值模拟平台主进程实现模块间的相互调用。采用该方法，对大气紊流边界层风场内方形截面高层建筑的风振气弹响应进行了数值模拟，将计算结果与气弹模型风洞试验和文献数值模拟结果进行了对比；还通过有、无考虑气动弹性时结构位移响应的比较，分析了气动阻尼对结构风振响应的影响。结果表明，该数值模拟方法可以较精确地求解高层建筑结构的风振气弹响应问题。

关键词：数值模拟 流固耦合 分区交错算法 风致振动 高层建筑 

单位：河南工业大学 土木建筑学院 郑州450001 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室 上海200092 山东建筑大学 土木工程学院 济南250101