[发明专利]桅杆响应计算方法、装置、计算机设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种桅杆响应计算方法、装置、计算机设备及存储介质。该方法包括：根据建立的桅杆模型以及预设的第一流场域参数，建立包含桅杆模型的第一流场域模型，并将第一流场域模型划分成多个网格；利用表征风速和网格高度的关系的幂指数函数，构造第一流场域模型中的平均风顺风向流场；根据幂指数函数和第一流场域模型确定每个网格上的压强数据，并根据每个网格上的压强数据和桅杆模型的材料参数，利用流固耦合的方式仿真平均风顺风向下的桅杆响应；根据桅杆的刚度矩阵和桅杆的质量矩阵确定桅杆的固有频率和桅杆的振型矩阵；根据桅杆的振型矩阵和桅杆在横风向下的响应，确定桅杆的总响应。利用该方法计算出的桅杆总响应比较准确。

技术领域

本发明涉及风工程应用技术领域，特别是涉及一种桅杆响应计算方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

桅杆在风的作用下，不但会出现顺风向的平均风响应，而且会同时出现横风向旋涡脱落风阵响应。两者均会对桅杆产生一定的影响，因此，对桅杆在顺风向和横风向的共同作用下的响应研究很有必要。

传统的在计算桅杆顺风向上的响应时，采用的是依据经验值将桅杆首先高度分成多段，然后应用分段计算方式对风压进行计算，在得到计算的风压并将其作为载荷时，通常是将风压视为一个常数施加给桅杆结构，从而计算出桅杆结构在顺风向下的响应；在对横风向下桅杆响应进行计算时，利用的是与桅杆形状有关的近似经验系数，同时基于顺风向风载荷类型的求解公式和一些简化公式，采用解积分和解微分的方法来求解出横风向下的桅杆响应。之后，基于顺风向下和横风向下的桅杆结构响应，计算得到桅杆的总响应。

但是采用上述方法计算出的桅杆的总响应不准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述计算出的桅杆的总响应不准确的问题，提供一种桅杆响应计算方法、装置、计算机设备及存储介质。

一种桅杆响应计算方法，包括：

根据建立的桅杆模型以及预设的第一流场域参数，建立包含所述桅杆模型的第一流场域模型，并将所述第一流场域模型划分成多个网格；

利用表征风速和网格高度的关系的幂指数函数，构造所述第一流场域模型中的平均风顺风向流场，所述平均风顺风向流场中的风速与网格高度的关系满足所述幂指数函数的分布；

根据所述幂指数函数和所述第一流场域模型确定每个网格上的压强数据，并根据所述每个网格上的压强数据和所述桅杆模型的材料参数，利用流固耦合的方式仿真所述平均风顺风向下的桅杆响应，所述平均风顺风向下的桅杆响应包括所述桅杆的刚度矩阵，所述刚度矩阵包括桅杆模型上每个网格所对应的刚度；

根据所述桅杆的刚度矩阵和所述桅杆的质量矩阵确定所述桅杆的固有频率和所述桅杆的振型矩阵；所述质量矩阵包括桅杆模型上每个网格所对应的质量，所述振型矩阵包括桅杆模型上每个网格所对应的振动形式；

根据所述桅杆的振型矩阵和所述桅杆在横风向下的响应，确定所述桅杆的总响应。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

根据桅杆所处地形处的标准高度确定所述标准高度处的平均风速；

根据所述标准高度处的平均风速和临界风速确定所述桅杆的共振受力范围；其中，所述临界风速指的是所述桅杆和流体产生共振时的风速；

根据所述桅杆的共振受力范围将所述桅杆在高度上划分成多段，并计算出每段桅杆上的平均风速；

根据每段桅杆上的平均风速以及预设的第二流场域参数建立每段桅杆上的第二流场域模型，并根据所述第二流场域模型以及每段桅杆上的平均风速确定各段桅杆上的压力时程曲线；其中，所述压力时程曲线用于表征各段桅杆上的风压随时间变化的关系；