[发明专利]用于确定结构体型系数的快速数值风洞仿真系统及方法

说明书

本发明提供一种用于确定结构体型系数的快速数值风洞仿真系统及方法，涉及建筑结构设计技术领域。该系统及方法通过任务接口模块获得用户操作命令、数值风洞仿真工况信息以及传输仿真结果数据；通过计算资源调度模块为每个工况分配相应的计算资源；通过数值风洞仿真模块在分配的计算资源上，自动运行数值风洞仿真求解器，计算得到建筑表面的风压分布数据；通过仿真数据后处理模块统计得到用于结构设计的体型系数；通过多工况结果整理模块汇总用户执行的所有工况所对应的计算资源上的体型系数，统计得到多工况下的体型系数表和图。该系统及方法实现了多工况同时进行体型系数的计算，且不需要对每个工况的数值风洞仿真过程重复执行相同的操作。

技术领域

本发明涉及建筑结构设计技术领域，尤其涉及一种用于确定结构体型系数的快速数值风洞仿真系统及方法。

背景技术

在建筑结构设计过程中，需要确定建筑所受到的风荷载作为设计依据，而体型系数是风荷载计算中的重要参数。对于复杂外形的建筑，我国建筑结构荷载规范中并无对应的体型系数参考数值，因此目前实际工程中常采用数值风洞仿真方法获得该值用于设计。数值风洞是以计算流体动力学（CFD）为基础，通过在计算机中建立建筑模型和相应的风场来考察建筑周围风速场和外表面风压的仿真方法。

用计算机求解CFD仿真问题一直都是一项非常耗时、耗资源的工作，尤其对于建筑这种外形和风场都很复杂的应用场景，往往一个项目需要进行30种以上不同工况（不同方案、不同风场条件）的数值风洞仿真工作，用现有的技术方法需要耗费至少1个月的时间。

目前进行建筑结构领域数值风洞仿真技术研究开展较多，但是针对提高实际工程中仿真效率的方法鲜有报道。因此，面向实际工程，发明一种可以显著提高分析速度的数值风洞仿真方法显得非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于确定结构体型系数的快速数值风洞仿真系统及方法，实现对建筑结构体型系数的数值仿真计算。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种用于确定结构体型系数的快速数值风洞仿真系统，包括任务接口模块、计算资源调度模块、数值风洞仿真模块、仿真数据后处理模块和多工况结果整理模块；其中，

所述任务接口模块用于获得用户操作命令、用户要执行的数值风洞仿真工况信息以及向用户传输仿真结果数据。

所述计算资源调度模块根据用户要执行的数值风洞仿真工况数量，为每个工况分配相应的计算资源。

所述数值风洞仿真模块，在分配的计算资源上，自动运行数值风洞仿真求解器，根据用户上传的建筑模型数据和工况参数，计算得到建筑表面的风压分布数据。

所述仿真数据后处理模块，在分配的计算资源上，根据数值风洞仿真模块计算得到的建筑表面的风压分布数据，统计得到计算资源所负责工况的用于结构设计的体型系数。

所述多工况结果整理模块，汇总用户执行的所有工况所对应的计算资源上的体型系数，统计得到多工况下的体型系数表和图。

优选地，所述任务接口模块为一个网络服务，用户通过互联网或局域网访问，具体取决于系统部署的网络位置。

优选地，所述计算资源调度模块为一个运行于系统所在服务器上的程序，该程序从计算资源池中搜索出空闲的计算资源，并将待计算工况的建筑模型数据、工况参数上传至计算资源。

优选地，所述计算资源是指一台具有CPU、内存、硬盘、主板的服务器；所述计算资源池是指由多个计算资源组成的内部互通的服务器组，各服务器间通过内部网络互通；所述计算资源池为用户自建的私有云或公有云，具体取决于系统的部署位置。

优选地，所述数值风洞仿真模块为运行于计算资源上的程序，该程序通过CFD技术求解流体力学方程组，计算得到建筑模型表面的风压。