Application of simulation methods of stochastic processes to vortex excitation

A description of direct simulation of crosswind loads caused by critical vortex excitation and the response of the structure to these loads are presented in this paper. Tower-like structures of circular cross-sections are considered. A proposed mathematical model of vortex excitation has been numerically implemented and a selfserving computer program was created for the purpose. This software, cooperating with the FEM system, allows for a simulation of a crosswind load and lateral response in real time, meaning that at each time step of the calculations the load is generated using information regarding displacements seen beforehand. A detailed description of the mathematical model is neglected in this paper, which is focused on numerical simulations. WAWS and AR methods are used in simulations.

W pracy przedstawiono opis bezpośredniej symulacji obciążenia poprzecznego wiatrem powodowanego wzbudzeniem wirowym oraz odpowiedzi konstrukcji na to obciążenie. Analizowano konstrukcje wieżowe o kołowym przekroju poprzecznym (kominy stalowe, żelbetowe, wieże stalowe). Wyjaśniono podstawowe założenia modelu matematycznego obciążenia i jego implementacji numerycznej. W tym celu stworzono własny program komputerowy oparty na współpracy z komercyjnym systemem metody elementów skończonych, pozwalający na symulację obciążenia poprzecznego wzbudzeniem wirowym i odpowiedzi konstrukcji w czasie rzeczywistym. Na każdym kroku czasowym obliczeń, obciążenie poprzeczne jest generowane na podstawie informacji o przemieszczeniach konstrukcji uzyskanych z kroków poprzednich. W pracy pominięto dokładny opis modelu matematycznego i jego numerycznej implementacji, skupiając się na metodach symulacji. Wzbudzenie wirowe jest procesem losowym o charakterze wąsko lub szeroko pasmowym. Tak więc, do jego symulacji można wykorzystywać metody symulacji procesów losowych. W pracy rozpatrzono dwie: WAWS (weighted amplitude wave superposition) i AR (auto-regressive).