This thesis deals with the multiphysics problem of wind-structure interaction of civil engineering structures, including vibration mitigation systems, to reduce wind-induced vibrations. The work is subdivided into two major parts. The first part presents the solution of the general fluid-structure-control interaction problem by an iterative, partitioned approach, utilizing Gauss-Seidel formulations. Therefore, the fluid-structure interaction (FSI) problem is extended by a control unit, which is actively influencing the dynamics of the structure. The behavior and sensitivity of the fluid-structure-control interaction problem are investigated by a simplified model problem. Based on this simplified model problem, three different algorithmic variants for the coupling of fluid flow, structure, and controller in a partitioned way by a Gauss-Seidel scheme are derived. Finally, the resulting algorithms are applied to a complex, non-linear, multi-degree of freedom problem. This benchmark problem is well-tested for FSI and is thus extended to fluid-structure-control interaction. It is demonstrated, that the flow-induced structural vibrations can be reduced significantly by actively influencing the structure's dynamics with a controller. In the second part, the newly developed methods and general findings from the first part are applied to high-rise, tower-like structures from civil engineering subjected to wind. Those structures are a television tower and an elevator test tower. To further validate the simulation environment, the results of fully coupled FSI simulations for the television tower are compared to on-site measurements. Finally, the findings from the numerical studies for the television tower, combined with the best variant of the algorithms presented in the first part of this work, are applied to the elevator test tower simulation. This tower is equipped with a hybrid mass damper, which is utilized to reduce wind-induced vibrations but can also be used to actively excite tower oscillations. Different configurations of the elevator test tower are modeled and investigated by the algorithms and concepts developed throughout this work.     «

This thesis deals with the multiphysics problem of wind-structure interaction of civil engineering structures, including vibration mitigation systems, to reduce wind-induced vibrations. The work is subdivided into two major parts. The first part presents the solution of the general fluid-structure-control interaction problem by an iterative, partitioned approach, utilizing Gauss-Seidel formulations. Therefore, the fluid-structure interaction (FSI) problem is extended by a control unit, which...     »

Diese Arbeit behandelt das multiphysikalische Problem der Wind-Struktur-Interaktion von Strukturen des Bauingenieurwesens, inklusive Systemen zur Reduktion windinduzierter Schwingungen. Die Arbeit ist in zwei wesentliche Teile gegliedert: Im ersten Teil wird die Lösung des generellen Fluid-Struktur-Regelungs-Interaktions Problems mit einem iterativen, partitionierten Ansatz unter der Verwendung einer Gauß-Seidel-Formulierung vorgestellt. Dafür wird das FluidStruktur-Interaktions (FSI) Problem mit einem Regler, der aktiv die Dynamik der Struktur beeinflusst, erweitert. Das Verhalten und die parametrische Sensitivität des Problems der Fluid-Struktur-Regelungs-Interaktion (FSCI) wird anhand eines vereinfachten Modellproblems untersucht. Auf Basis dieses vereinfachten Modellproblems werden drei verschiedene Varianten für einen Algorithmus zur partitionierten Kopplung von Fluid, Struktur und Regelung mit einem Gauß-Seidel Verfahren abgeleitet. Letztlich werden diese Algorithmen auf ein komplexes, nichtlineares Mehrfreiheitsgrad Problem angewandt. Bei diesem Problem handelt es sich um ein vollumfänglich getestetes Beispiel aus dem Bereich der FSI, das entsprechend für die FSCI erweitert wird. Es wird gezeigt, dass die fluid-induzierten Strukturschwingungen durch die aktive Beeinflussung der Strukturdynamik durch einen Regler stark reduziert werden können. Im zweiten Teil werden die neu entwickelten Verfahren und generellen Ergebnisse aus dem ersten Teil auf hohe, turmartige Strukturen aus dem Bauingenieurwesen unter Windeinwirkung angewandt. Es handelt sich dabei um einen Fernsehturm und einen Aufzugstestturm. Zur weiteren Validierung des Simulationskonzepts werden die Ergebnisse von voll gekoppelten FSI Simulationen für den Fernsehturm mit Messungen vor Ort verglichen. Schließlich werden die Erkenntnisse der numerischen Studien für den Fernsehturm in Kombination mit der besten Variante des Algorithmus, der im ersten Teil dieser Arbeit vorgestellt wurde, für die Simulation des Aufzugstestturms verwendet. Dieser Testturm ist mit einem hybriden Massendämpfer ausgestattet, der zur Reduktion windinduzierter Schwingungen eingesetzt wird. Der hybride Massendämpfer kann aber auch dazu verwendet werden, den Turm aktiv zu Schwingungen anzuregen. Verschiedene Konfigurationen des Aufzugstestturms werden mit den in dieser Arbeit entwickelten Verfahren modelliert und untersucht.     «

Diese Arbeit behandelt das multiphysikalische Problem der Wind-Struktur-Interaktion von Strukturen des Bauingenieurwesens, inklusive Systemen zur Reduktion windinduzierter Schwingungen. Die Arbeit ist in zwei wesentliche Teile gegliedert: Im ersten Teil wird die Lösung des generellen Fluid-Struktur-Regelungs-Interaktions Problems mit einem iterativen, partitionierten Ansatz unter der Verwendung einer Gauß-Seidel-Formulierung vorgestellt. Dafür wird das FluidStruktur-Interaktions (FSI) Problem...     »