热固耦合课题汇报

研究内容介绍（5）

7、现在国外比较广泛应用的方法都在做 系统性的设计问题，数值计算一般已经可 以满足需要。在数值计算的初步估计基础 上，通过降维模型(reduced order model) 可以很快的得到初步设计方案，再通过详 细的数值计算来验证。
研究目标



1、无外保温结构的温度作用； 2、有外保温屋内温度作用： （1）屋内无采暖空调； （2）夜间无采暖空调； （3）全天采暖空调。 3、膜结构特殊保温效果下的温度效应和热 流计算； 4、火灾情况下钢结构的温度效应。
热固耦合课题汇报
目前情况（1）来自百度文库



1、目前结构设计温度缝的规定是在无保温 条件下的产物； 2、目前许多结构材料又是保温材料（如膜 结构）； 3、目前许多甲方从经济利益考虑希望空间 结构不做防火涂料；
目前情况（2）


4、目前结构计算的温度作用的数值选取， 不是建立在充分的科学依据下的； 5、目前许多高耸结构在进行结构计算时， 均采取CFD模型计算结构的日照温差。
研究内容介绍（2）


3、热固耦合问题可由其耦合方程定义，这 组方程的定义域同时有热域与固体域。而 未知变量含有描述流体现象的变量和含有 描述固体现象的变量； 4、一般而言具有以下两点特征： 1） 热流与固体域均不可单独地求解； 2） 无法显式地削去描述热运动的独立变 量及描述固体现象的独立变量；
研究内容介绍（1）

1、热固耦合力学是热力学与固体力学交叉 而生成的一门力学分支，它是研究变形固 体在热场作用下的各种行为以及固体位形 对热场影响这二者相互作用的一门科学；

2、热固耦合力学的重要特征是两相介质之 间的相互作用，变形固体在热载荷作用下 会产生变形或运动。变形或运动又反过来 影响热场，从而改变热载荷的分布和大小， 正是这种相互作用将在不同条件下产生形 形色色的热固耦合现象；
研究内容介绍（4）

6 、现在由于数值计算方法、计算机技术 的发展，整个的求解趋向于ns方程与非线 性结构动力学。一般使用迭代求解，也就 是在热场、结构上分别求解，在各个时间 步之间耦合迭代，收敛后再向前推进。好 处就是各自领域内成熟的代码稍作修改就 可以应用。其中可能还要涉及一个动网格 的问题，由于结构的变形，使得流场的计 算域发生变化，要考虑流场网格随时间变 形以适应耦合界面的变形；
研究内容介绍（3）

5、从总体上来看，热固耦合问题按其耦合 机理可分为两大类: 1）第一类问题的特征是耦合作用仅仅发生 在两相交界面上，在方程上的耦合是由两 相耦合面上的平衡及协调来引入的如热分 析、单纯温度场等； 2）第二类问题的特征是两域部分或全部重 叠在一起，难以明显地分开，使描述物理 现象的方程，特别是本构方程需要针对具 体的物理现象来建立，其耦合效应通过描 述问题的微分方程来体现。
热工测试验证


1、对所有研究对象进行冬夏季温度、热流 测试，修正温度热场的计算结果； 2、如有可能，进行火灾模拟试验。
立题的必要性（1）


1、目前结构分缝使结构形成双柱，影响结 构的美观； 2、分缝也影响建筑专业防水、保温等功能； 3、目前由于对膜结构的保温性能、防结露 性能研究不够，在北方地区使用膜结构作 封闭式建筑的推广受到影响；
立题的必要性（2）



4、目前建筑设计市场存在着竞争，现在不 少甲方在委托大跨度结构设计之前要考察 设计单位能否做热固耦合，要求设计单位 提供大跨结构的抗火分析； 5、目前结构计算时温度作用的选取，往往 靠“拍脑袋”选取，带有较大的随意性； 6、高耸结构的温差效应是高耸结构计算的 控制工况之一，掌握这一计算技术是获得 高耸结构设计的必要条件。