[发明专利]一种模拟大型复杂屋面水流形态的方法

权利要求书

1.一种模拟大型复杂屋面水流形态的方法，其特征是，

首先，新建或者导入大跨结构复杂异形屋面模型；

其次，对水流质点定义重力荷载、风荷载、粘性阻力系数，以及与屋面曲面之间的摩擦力系数；

最后，预设初始时间步长和计算容许残差，通过计算模拟得到屋面流水形态。

2.根据权利要求1所述的模拟大型复杂屋面水流形态的方法，其特征是，

通过计算每个粒子在运动过程中受到的各种作用力，基于牛顿第二定律公式（1）得到粒子加速度a，借助数值积分求解微分方程得到水流粒子新的位移点，最终随时间更新各变量得到屋面水流形态，

F=m·a=m·v·---(1)]]>

其中，F为物体所受的合外力，m为物体的质量，为加速度。

3.根据权利要求1或2所述的模拟大型复杂屋面水流形态的方法，其特征是，

水流粒子所受到的作用力包括重力G、风荷载w、粘性阻力f_d、摩擦力fs、屋面反力N，其中，水流粒子接触点切线与水平方向夹角θ，

粘性阻力f_d的表达式为公式（2），式中k_d为粘性系数，v为速度，作用力随着粒子运动处于变化状态，

f_d=k_d·v     （2）

水流质点与屋面曲面之间的接触力，首先按照水流质点与曲面的最近距离来判断两者是否接触；在判断两者接触后，计算接触点在曲面的切线和法线方向，根据粒子在法线方向的受力平衡建立受力状态方程，结合摩擦力系数，通过公式（3）和公式（4）计算得到粒子在曲面切线方向的摩擦力fs大小，

N=mg·cosθ+w·sinθ      （3）

f_s=μ_s·N                  （4）

式中，m为水流粒子质量，g为重力加速度，风荷载w在运动过程中通常保持不变，直接赋予常量值，μ_s为水滴与屋面的摩擦系数。