POD在大跨度屋面结构风工程中的应用
要:本征正交分解法(pod)提供了一种空间时间分离的分析,结构表面的风压随机场可以分解为依赖时间的主坐标和依赖空间的协方差矩阵本征模态的线性组合。pod的主要优点是仅用前几阶荷载模态即可较好地重建原始风场,因为这些荷载模态包含了结构绝大部分的脉动能量。本征正交分解法在很多领域得到广泛的应用。本文着重讨论pod在大跨度屋盖结构风工程领域中的应用。
关键词:本征正交分解法;大跨度屋盖;风洞试验;风压场预测;风压场重建
abstract: the proper orthogonal decomposition (pod) provides a space - time analysis of separation, with the airport, the structure of the surface of the pressure can be decomposed into the time-dependent coordinates and the space-dependent covariance matrix eigenmode state linesexual combinations. the main advantage of the pod is the only few bands can better reconstruct the original wind field, because these loading modes contains the structure of most of the pulsating energy load modal. this orthogonal decomposition method has been widely used in many fields. this paper focuses on the application of the pod in the field of win
d engineering of long span roof structures.
key words: orthogonal decomposition method; large span roof; wind tunnel tests; the prediction of the pressure field; air pressure field reconstruction
中图分类号:tu231 文献标识码:a文章编号:
1引言
本文提出一种空间时间分离的分析方法----本征正交分解法(pod),通过pod方法将结构表面的风压随机场分解为依赖时间的土坐标和依赖空间的协方差矩阵本征模态的线性组合。pod的主要优点是仅用前几阶荷载模态即可较好地重建原始风场,因为这些荷载模态包含了绝大部分的脉动能量。bienkiewicz等人,根据pod线性代数 正则化方法分析了平顶低矮房屋的屋面及墙面的脉动风压,并利用本征向量重组屋面的风荷载,探究了前几阶本征向量的物理意义。kikuchi等人将pod技术用于高层建筑的脉动风压分析,说明顺风向和横风向风力仅需用几个土要的本征向量即可得到很好的近似,而扭矩则需要大约十个本征向量。国内也有一些学者对pod方法进行了研究,文献推导了结构风致振动分析的双模态变换方法,分别对简单体型高层建筑
和大跨岸盖做了风洞试验应用pod方法进行了脉动风荷载及风振响应分析。本文从瑞利商角度推导pod方法,明确了一些相关变量的物理意义。并且以大跨度屋盖结构为例,利用风洞试验同步测量数据进行重建、预测分析,介绍了pod方法在大跨度屋面结构风压场重建与预测分析的有效性。
2 pod的基本原理
本征正交分解原理的推导有很多途径,如从概率论的karhunen-loeve分解定理着手,或者从bienkiewicz的投影极值原理出发,pod原理可以从瑞利商角度推导,此方法跳出了单纯数学推导的框架,明确了本征模态、主模态、主坐标的空间分布形态的关系,具有明确的物理意义。
设是由风洞试验模型表面全部(n个)测压孔测得的风压向量

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