مقاله بررسی عددی رفتار آئروالاستیک ساختمان‌های بلند با لحاظ اندرکنش سازه و باد
مقاله بررسی عددی رفتار آئروالاستیک ساختمان‌های بلند با لحاظ اندرکنش سازه و باد
کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به‌منظور ارزیابی عددی آثار باد بر ساختمان‌های بلند با توجه به افزایش توان محاسباتی رایانه‌ها در سال‌های اخیر در حال توسعه است. با توجه به ریزش‌های گردبادی پیرامون ساختمان‌های انعطاف‌پذیر، لاغر و بلند ناشی از جریان باد با اعداد رینولدز نسبتاً بالا، بررسی رفتار آئروالاستیک ساختمان‌های بلند امری ضروری است. در این مقاله، جریان آشفته باد با ۴ سرعت متفاوت پیرامون ساختمان بلند استاندارد CAARC به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. از مدل شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ برای لحاظ اثر آشفتگی در حل معادلات جریان استفاده شده و پاسخ ساختمان‌های بلند به نیروهای حاصل از باد با حل معادله دیفرانسیل حرکت تعیین شده است. به‌منظور انتقال داده‌ها بین دو حوزه حل سیالاتی و سازه‌ای در هر گام زمانی، از روش کوپل‌شدگی دوطرفه استفاده شده است.
طبق نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی، ضرایب فشار، خطوط جریان و میدان فشار لحظه‌ای پیرامون ساختمان بلند مطابقت خوبی با مشخصه‌های متداول جریان پیرامون اجسام هوابند دارد. سرعت بحرانی متناظر با پدیده قفل‌شدگی در این مساله با استفاده از عدد استروهال، برابر با ۱۰۰متر بر ثانیه محاسبه شده است. همچنین تاریخچه زمانی جابه‌جایی بام ساختمان در جهت باد و عمود بر امتداد آن به‌ازای سرعت‌های متفاوت وزش باد استخراج شده و به‌ترتیب میانگین و انحراف‌معیار آنها محاسبه شده است. افزایش مداوم دامنه نوسان‌های عرضی ساختمان تحت وزش باد با سرعت ۱۰۰متر بر ثانیه مشاهده شده است. این نکته بیانگر کارآیی و قابلیت فرآیند عددی حاضر در تشخیص ناپایداری آئروالاستیک به‌ازای سرعت پیش‌بینی‌شده است.
کلمات کلیدی: دینامیک سیالات محاسباتی، اندرکنش سازه و سیال مهندسی، باد قفل‌شدگی ، شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ
