1.1课题研究的目的

随着社会经济的发展和进步，各种高耸和大跨度起重机结构相继出现，并向着高、大、细、长的方向不断发展，随着起重机结构体积的不断增加，起重机的结构变得越来越复杂。这样情况下，风载荷的影响越来越重要。可以说没有对风载荷的计算，就不能完成起重机结构的设计。80年代以来，风工程领域对起重机结构的风载荷作了不少的风洞实验研究。然而，由于未知的空气动力学性质，以及邻近建筑物的影响，使来流产生很大的、复杂的局部扰动，致使大量的起重机事故在人们无法预知的情况下发生。

因此，如何熟知这些柔性构件的风载荷作用情况便成为了起重机风载荷研究的主要任务之一。目前，主要采用计算流体力学方法、风洞试验方法、基于随机振动理论的理论分析方法和现场实测四种技术对风载荷进行研究。近几年，随着计算机技术的发展，研究人员开始大量采用数值模拟方法研究结构风载荷。由于流体流过物体时存在边界层分离现象，会在物体后方形成逆压区域，此时，物体的风载荷响应主要与物体前后压差变化、漩涡脱落频率、流体与物体之间的摩擦力等因素有关。

圆型双柱结构在起重机中是一种比较常见的结构，本文主要通过ANSYS模拟圆型双柱结构的空气绕流现象，并对获得的数据采用合适的数学分析方法进行分析，和传统手工计算结果进行对比，改善结构风载荷计算方法。

1.2国内外的研究现状分析

风工程研究的是与自然风相关的生活或建筑结构、工业应用设施的抗风安全等，需要考虑到自然风的流体特性和建筑结构的动力学特性。主要运用计算流体动力学并结合有限元理论，研究结构在自然风下的响应，使其能加以安全使用或者避免结构遭到破坏。近年来国内外在结构风工程方面积累了丰富的试验研究成果及相关理论；采用的空间结构形式丰富多样，进行的理论研究也是多方位的。目前关于这些基本理论问题的研究仍未停歇，为以后空间结构的进一步发展奠定坚实基础。

目前风工程的主要研究方法有理论分析、现场实测、风洞试验、数值风洞等。理论分析根本依据是空气动力学原理，按风振形式进行划分，风振理论分为涡振理论、驰振理论、颤振理论、和抖振理论。这些理论分析方法的基础是随机振动理论，结合结构动力学思想可以得到结构受到的风载荷以及在风流下的振动情况。现场实测是使用相关仪器并运用科学的测量方法对大气边界层的风场特性进行数据采集，再通过一定的数据处理方法获得直接的结构风载荷响应结果，包括表面风压分布以及位移变形等。风洞实验是基于运动相对性和流动相似性的原理的一种空气动力实验方法，目的是基于相似理论在风洞中建立实验模型，通过实验研究推测实际建筑物的空气动力学特性；风洞试验通常会采用缩尺建筑结构物理模型，对大气边界层风环境进行模拟。数值风洞即计算流体力学(CFD)以计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种工程与科学研究问题。计算流体力学常常与传热学、燃烧学、反应动力学等相结合，运用数值方法求解非线性联立的质量、能量、组分、动量和自定义的标量的微分方程组，以便从计算结果中预测出流动、传热、传导、燃烧等过程的细节。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计（论文）主要内容：
1.根据毕业设计题目要求，在进行文献资料检索、阅读的基础上完成开题报告；
2.针对题目所规定的典型结构，以有限元技术为基础，结合所学的港口机械、金属结构、机械振动等知识，对其在风场中的力学特性进行分析；
3.外文资料翻译；文献资料阅读；
4.设计研究分析的方案、包括主要参数，需要获得的数据等；
5.建立所要求结构的流固耦合仿真模型（参数化），对获得的数据采用合适的数学分析方法进行分析，和传统手工计算结果进行对比，改善结构风载荷计算方法。

2.2技术方案及措施