基于非协调边界元法的膜结构-风耦合研究

小扰动位势理论在低马赫数的空气动力学问题中,得到了广泛的应用,对于指导工程设计有着重要意义.在土木结构风工程中,结构体均处于低速的风场中,而且空气黏性小,边界层厚度薄,可以忽略边界层引起的较小剪切力,仅仅考虑风压的影响.本文基于小扰动位势理论,应用非协调边界元法(BEM)和有限元法(FEM),采取弱耦合策略对风-膜结构进行了流固耦合分析.由于要计算的流场域边界非连续光滑,有尖角和尖边存在,引入了非协调边界元技术,使得计算精度大大提高.另外,对于系数矩阵不对称的大型边界元方程组,引入了非常高效的预处理GMRES迭代算法,使得边界元法的优势得到了充分发挥.若干算例验证了上述处理的正确性和有效性.