[发明专利]顺风向流场中的桅杆响应仿真方法、装置、计算机设备

说明书

本发明涉及一种顺风向流场中的桅杆响应仿真方法、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流场域参数，建立包含所述桅杆模型的流场域模型，并将所述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，所述桅杆响应包括桅杆的等效应力和所述桅杆的位移。该方法可以准确仿真桅杆响应。

技术领域

本发明涉及风工程应用技术领域，特别是涉及一种顺风向流场中的桅杆响应仿真方法、装置、计算机设备。

背景技术

桅杆结构主要由一根竖立的细长杆件构成，其受气候影响十分显著，而风载荷是桅杆结构的主要荷载，在风载荷的作用下，桅杆结构会发生振动。当在发生频率较高的微风作用下引起桅杆的频繁振动时，就容易导致桅杆结构疲劳损坏。因此，对桅杆结构在风载荷作用下的响应(即桅杆结构在风载荷作用下的变形)研究引起了研究人员和工程师的重视。

传统的在对桅杆结构的响应进行计算时，首先将桅杆高度分成多段，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。

但是由于实际情况下的风压是非均匀分布的，因此上述将风压视为一个常数施加给桅杆结构，并计算桅杆结构的响应的方法，其计算出的桅杆结构的响应不准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述计算桅杆结构的响应不准确的问题，提供一种顺风向流场中的桅杆响应仿真方法、装置、计算机设备。

一种顺风向流场中的桅杆响应仿真方法，包括：

根据建立的桅杆模型以及预设的流场域参数，建立包含所述桅杆模型的流场域模型，并将所述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，所述桅杆响应包括桅杆的等效应力和所述桅杆的位移。

在其中一个实施例中，所述利用表征风速和网格高度的关系的幂指数函数，构造所述流场域模型中的平均风顺风向流场之前，还包括：

获取标准高度z₀以及所述标准高度处的平均风速v₀；

获取所述桅杆所在的地面粗糙度α；

根据所述标准高度z₀、所述标准高度处的平均风速v₀以及所述桅杆所在的地面粗糙度α，确定所述幂指数函数。

在其中一个实施例中，所述幂指数函数为其中，所述v为所述流场域模型中任一网格高度处的平均风速，所述z为所述流场域模型中任一网格的网格高度。/

在其中一个实施例中，所述将所述流场域模型划分成多个网格，包括：

将所述流场域模型按照第一尺度划分成多个第一网格；

将所述流场域模型中处于所述桅杆模型表面的多个第一网格再次以第二尺度划分成多个第二网格；所述第二尺度小于所述第一尺度。

在其中一个实施例中，所述根据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之后，还包括：