Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние решения задач аэрогидроупругости в строительстве 13
1.1. Общие положения 13
1.2. Обзор инженерных методик решения задач аэрогидроупругости 14
1.2.1. Обзор отечественной и зарубежной нормативной базы в области оценки аэродинамической неустойчивости 14
1.2.2. Существующие нормативные методики оценки динамического поведения системы «сооружение – жидкость» 15
1.3. Экспериментальные исследования задач аэрогидроупругости 18
1.3.1. Особенности аэродинамических исследований 18
1.3.2. Особенности исследований системы «сооружение – жидкость» 19
1.4. Математическое моделирование поведения жидкости/газа и сооружений/конструкций в связанной постановке 21
1.4.1. Обзор исследований в области математического моделирования задач аэрогидроупругости 21
1.4.2. Обзор современных подходов математического описания движения среды 24
1.5. Численные методы моделирования поведения жидкости/газа и конструкций/сооружений 30
1.5.1. Методы пространственно-временной дискретизации 30
1.5.2. Алгоритмы численного решения 39
1.6. Современные программные комплексы для решения задач аэрогидроупругости в связанной постановке 43
1.7. Выводы по главе 1 45
ГЛАВА 2. Адаптивная методика численного моделирования трехмерных динамических задач строительной аэрогидроупругости и ее программная реализация 46
2.1. Общие положения 46
2.2. Основные уравнения поведения сооружения и жидкости 47
2.2.1. Уравнения поведения сооружения 47
2.2.2. Уравнения поведения жидкости 47
2.2.3. Уравнения контактного взаимодействия сооружения с жидкостью 57
2.3. Численная аппроксимация связанных задач аэрогидроупругости 58
2.3.1. Конечноэлементная аппроксимация уравнений поведения сооружения 58
2.3.2. Аппроксимация уравнений поведения жидкости 59
2.3.3. Связанная система уравнений взаимодействия сооружения с жидкостью 61
2.3.4. Дискретизация по времени 65
2.3.5. Алгоритмы решения системы линейных алгебраических уравнений 67
2.4. Программная реализация разработанной методики 68
2.4.1. Базовое программное обеспечение 68
2.4.2. Собственные программные разработки 78
2.5. Выводы по главе 2 80
ГЛАВА 3. Верификация разработанной адаптивной методики численного моделирования трехмерных динамических задач строительной аэрогидроупругости 81
3.1. Обоснование выбора верификационных задач 81
3.2. Моделирование трехмерного нестационарного турбулентного обтекания прямоугольной призмы 82
3.2.1. Описание расчетных моделей 84
3.2.2. Результаты расчетов 86
3.2.3. Анализ результатов и выводы 91
3.3. Моделирование двумерного нестационарного обтекания гибкой упругой конструкции в связанной постановке 94
3.3.1. Аэродинамические расчеты 97
3.3.2. Расчеты нелинейной динамики конструкции 104
3.3.3. Расчеты динамики системы «гибкая конструкция - поток» в связанной постановке 109
3.4. Моделирование поведения жидкости в резервуаре с жесткими стенками при гармоническом динамическом воздействии 120
3.4.1. Описание расчетных КЭ-моделей 122
3.4.2. Параметры расчетов 124
3.4.3. Результаты расчетов 126
3.4.4. Анализ результатов и выводы 127 3.5. Численное моделирование динамики экспериментальной установки «подвижная рама – тонкостенный резервуар – жидкость» в связанной постановке 132
3.5.1. Описание расчетных КЭ-моделей 134
3.5.2. Параметры расчетов 136
3.5.3. Результаты расчетов 136
3.5.4. Анализ результатов и выводы 144
3.6. Выводы по главе 3 145
ГЛАВА 4. Апробация разработанной адаптивной методики численного моделирования трехмерных динамических задач строительной аэрогидроупругости 146
4.1. Постановка задач расчетных исследований 146
4.2. Описание расчетных моделей резервуара РВСПА-50000 151
4.2.1. КЭ-модели системы «тонкостенные днище, стенка, ребристая крышка с понтоном – вязкая жидкость» 151
4.2.2. Параметры расчетов 153
4.3. Результаты расчетных исследований резервуара РВСПА-50000 157
4.3.1. Собственные частоты и формы резервуара – пустого и с жидкостью (нефтью) 157
4.3.2. Результаты расчета резервуара без понтона на гидростатическую нагрузку с учетом собственного веса и снега 161
4.3.3. Результаты динамического расчета системы «тонкостенные днище, стенка, ребристая крышка без понтона – вязкая жидкость (тяжелая нефть)» с учетом 8-балльного сейсмического воздействия 165
4.3.4. Результаты динамического расчета системы «тонкостенные днище, стенка, ребристая крышка с понтоном – вязкая жидкость (тяжелая нефть)» с учетом 8-балльного сейсмического воздействия 172
4.3.5. Сопоставление с результатами расчетов по нормативно-аналитической методике 178
4.4. Анализ результатов и выводы 182
4.5. Выводы по главе 4 184
Основные результаты и выводы по работе 186
Список литературы 188
