充气结构属于柔性结构,风荷载作用下膜面会发生较大的形状变化,结构形状的变化又反过来对周围流场产生影响,即发生流固耦合效应。在某些情况下,这种效应会导致结构破坏,有必要对充气膜结构在风荷载下的动力响应进行研究。本文研究了薄膜结构与流场相互作用的基本原理,并且进行了数值模拟,探讨了脉动风作用下,内压、结构高度、风向角的变化对充气膜结构的风压系数分布以及结构位移的影响。在此基础上计算了不同风向角下截椭球型充气膜结构的位移风振系数,为截椭球形充气膜结构的抗风设计提出了风振系数建议。本文的主要内容和工作如下:(1)使用MATLAB中的自回归分析法模拟脉动风荷载,通过编制了fluent接口程序,把脉动风荷载时程数据导入FLUENT环境中。通过workbench17.0平台提供的耦合模块,对脉动风荷载作用下的结构进行数值模拟,并且将结果与实验数据对比结果,从而验证了本文湍流模拟方法的正确性。(2)编制了充气膜结构的找形分析命令流,使模型符合实际工程的结构形态,通过workbench17.0中的预应力模块对结构进行自振分析。然后变化相关参数如膜厚、内压、矢高和跨度,计算充气膜结构模型自振频率其模态,探讨了膜厚、内压、矢高和跨度变化时自振特性的变化规律。(3)通过workbench平台,建立充气膜结构的分析模型,进行了充气膜结构在脉动风作用下的数值模拟。具体为考虑耦合效应时,风向角,结构高度,内压的改变对结构风压系数分布以及位移分布的影响。之后,根据脉动风作用下的位移时程概率统计值结果,计算了不同风向角下的风振系数取值,提供了充气膜在相关工程领域的设计参考。