基于参数化建模和代理模型的大跨储煤结构气动外形优化研究

摘要

为提升大跨储煤网壳结构的抗风性能，基于NURBS理论的参数化构形方法和代理模型技术，提出自由曲面网壳结构的气动外形优化方法 .利用Grasshopper参数化平台和Fortran语言进行程序的二次开发，实现了设计参数调整、模型自动更新和气动响应计算的一体化联动处理，显著提高了优化设计的自动化程度.以NURBS曲线控制点为优化变量，位移响应极值为优化目标，建立了自由曲面网壳结构优化模型.在此基础上，对三心圆柱面和球面储煤网壳结构进行气动外形优化.结果表明：融合参数化建模和Kriging代理模型的气动外形优化方法，通过发掘结构合理的气动外形取得了显著优化效果；0°和30°风向下优化后柱壳结构的位移极值分别下降了32%和18%，球壳的位移极值下降了12%；优化后两种网壳结构的抗风性能均有所改善，且达到降低工程造价的目的，为大跨空间网壳结构的抗风设计选型提供新的途径.

关键词

大跨储煤结构 / 气动外形优化 / 参数化建模 / 非均匀有理B样条 / 代理模型 / 气动响应

基金资助

国家自然科学基金资助项目（51808194,51978240）