体育场环状悬挑屋盖脉动风压数值模拟

本文提出了预测悬挑屋盖上脉动风压的实用方法,用数值模拟中稳态计算得到的平均压力、平均速度和湍动能的分布计算大跨屋盖的脉动风压。以昆山体育场为例,通过数值模拟的平均压力系数、湍动能分布及脉动风压与风洞实验结果的比较,验证了用数值模拟方法预测环状悬挑屋盖脉动风压的有效性,并建议了需选用的合适湍流模型和参考点的风速。     

流场物理特性在脉动风压系数估算中的应用

利用数值模拟技术计算脉动风压需要进行非定常瞬态模拟,计算量过大. 为了提高计算效率,文章根据准定常理论,用预测点高度的入口风速代替参考点高度风速,修正了Paterson、黄本才等人提出的脉动风压估算公式. 通过由CFD 模拟得到的独立柱支撑平板结构的平均风压系数、参考点风速、湍流动能等参数估算了其脉动风压系数,发现大多数工况下与风洞试验结果相吻合. 研究表明,可以利用定常模拟计算结果中获得的参数估算出脉动风压系数.     

大跨裙摆屋盖脉动风荷载特性数值模拟研究

以苏州太平金融中心大跨裙摆屋盖为对象,采用LES大涡模拟方法,模拟并分析屋盖表面脉动风压分布特性、脉动风压谱,以及脉动风压空间相干性等。结果表明:屋盖风压能量集中于迎风状态的低频部分,屋盖主体与主楼连接位置的角部区域在锥形涡的作用下会出现脉动风压增大现象;测点间脉动风压相干性随着频率及测点间空间距离的增大而减小,在高频处,其相干函数衰减到0.2以下,可近似认为不相干。     

大型冷却塔的风致振动响应数值分析

风荷载是大型冷却塔建筑设计的主要荷载之一,通过风振时域分析可以全面地了解塔身的风振响应特性。本文探讨了采用线性滤波法中的自回归模型(auto-regressive,AR)模拟大型冷却塔风致振动响应的数值方法。首先根据AR模型,基于随机模拟方法,计算冷却塔表面不同高度的随机脉动风压。通过将随机脉动风压和平均风压作为冷却塔表面的外载,采用有限元分析软件计算某冷却塔的风致振动响应。结果表明,基于随机脉动风荷载模拟的数值计算方法,能正确反映冷却塔塔身的风振响应。该方法特别适用于冷却塔高度超出规范要求的情况下,评估冷却塔的风振响应。     

大跨度脊谷式膜屋盖风载分布的实验研究

基于台州某风雨操场脊谷式张拉膜屋盖缩尺模型风洞试验的数据结果,选取典型测点,研究了屋面迎风前缘、过渡区及中轴区的平均风压和脉动风压系数的分布特性。同时,鉴于屋盖的不规则曲面造型,表面风压梯度变化较大,采用单一体型系数反映屋面风载已不能满足要求。文中在结合屋盖自身复杂体型和风压分布特征基础上,按各榀各边片将屋面划分为不同区域,对5个不利风向角下的区域体型系数进行统计分析,并给出各区域体型系数建议取值。最后,针对这类体型屋盖特点和风压分布特性,得出一些结论和建议,为进一步研究该类屋盖的风荷载特性和结构抗风设计提供了依据。     

脉动压力分布同步测量的探讨

动态气动力的研究是实验工作者极为关注的问题。特别对于二元模型动态气动力的测定,必须从脉动的压力分布通过面积加权积分来得到气动力的时间历程,而其先决条件为各测压点压力的时间历程必须是同步的,也就是要测得同一时刻诸多测点的压力。本文介绍了一种比较经济的多点同步测压方法,并对该方法的实施进行了探讨。分别对A/D卡采样的同步性、整套测压系统的同步性以及频响特性进行了测试和验证。经相关性分析,相关系数分别达到0. 9999和 0. 99。最后以圆柱表面脉动压力系数分布的测试为例,给出了单圆柱不同瞬间的压力向量图、按照瞬间压力沿表面积分得到的单个圆柱脉动升力的时间历程,以及升力的脉动频率,表明整套同步测压系统具有很好的实用性,能满足实验的需要。     

装药量及水深对水下爆炸气泡动态特性的影响

以气泡体积加速度模型为基础研究水下爆炸气泡运动的初始条件,采用MSC.DYTRAN 非线性 有限元软件,结合开发的定义流场初始条件与边界条件的子程序,研究水下爆炸气泡运动特性,包括气泡的脉 动、坍塌以及射流等运动特性,并将气泡脉动体积计算结果与实验及边界积分方法计算结果进行对比,验证了 有限元模型的正确性与有效性。以此为基础,得到初始水深、装药量与气泡的脉动体积、最大半径、周期以及 射流速度之间的关系,计算结果与经验公式具有较好的一致性。得到一些有规律性的曲线,可为相关水下爆 炸气泡动态特性研究提供参考。     

CFRP索斜拉桥的结构动态测试研究与分析

为获知CFRP索斜拉桥的动力特性,推动CFRP索斜拉桥在我国的发展并积累经验,对国 内首座CFRP索斜拉桥分别进行了基于环境激励和锤击激励的结构动态特性测试研究,对不同 测试方案的试验结果进行了对比分析,结果表明脉动测试与锤击激励测试结果在对应的频率 值误差小、振型相似;环境激励测试法从测试的可行性、方便性及测试所得频率成分的组成 上较锤击激励测试法更为丰富.     

复杂气固两相系统的微观结构

流化床中的气固两相流动是一个高度复杂的非线性混沌系统。本文利用激光粒子动态分析仪（ＰＤＡ）得到的循环流化床中颗粒脉动速度信号,采用ＦＦＴ分析了脉动信号的宽频谱特征,在此基础上应用小波法分析了脉动信号的动态特征,得到了颗粒脉动速度的微观结构,指出颗粒脉动速度的非线性特性是流化床具有混沌特性的根源,且在不同的尺度上颗粒脉动速度表现出各向异性的特征。     

高耸异型烟囱结构风压和风振系数试验研究

本文在模拟的大气边界层中,对某一发电厂高耸异型烟囱的刚性模型进行了测压试验研究,得到了这一结构的平均风压系数、最大和最小风压系数分布,以及该结构的风荷载体型系数;结果表明在烟囱外形明显变化的局部区域,风压绝对值较大,与理论分析一致。同时,对动态测力试验模型进行了高频动态天平测力试验研究,详细介绍了试验及数据处理方法,根据试验结果计算得到了该烟囱在风作用下的动力响应和风振系数;根据试验结果计算所得的风振系数值大于按规范公式估算值。这些结果不仅为结构的风荷载计算提供了依据,也有助于进一步认识该类异性烟囱结构的风荷载和风振特性。     

高层建筑风荷载反演研究

本文研究了结构参数未知条件下的高层建筑风荷载反演问题,通过将平均风速的实测特性作为识别计算中的辅助条件,文中提出了一类荷载归一化统计平均方法,结合工程实例,进行了高层建筑风荷载反演分析,结果表明,本文建议方法可以在幅值、时程等方面均给出良好的风荷载反演结果,同时识别得到的结构参数具有良好的精度。从而为高层建筑风荷载研究提供了一条可行途径。     

多变量三维风场的简化及应用

三维空间风场在三个方向上相关性很小,可认为各个方向是相互独立的。对于输电线路的影响而言顺风向脉动作用是主要的,远大于其它两个方向,可简化为一维风场计算。以小波为分析工具,实现由风载荷功率谱到风速一时间历程的转变,并对模拟结果进行了比较。研究结果表明：小波分析在风载荷模拟中可靠性较高,可为输电线路风响应的进一步研究提供参考。     

非高斯风压的极值计算方法

以经典极值理论为基础,发展了一种基于单个标准样本的非高斯风压的极值计算方法. 首先介绍了风洞试验及试验数据处理的基本概况;然后在阐述经典Gumbel极值理论的基础上,根据观察极值的相互独立性推导了短时距下极值分布参数和长时距下极值分布参数的关系式,给出了一种由短时距样本推算长时距下的极值估算方法; 最后基于风洞试验数据,将常用极值估算方法(峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法)和该方法的计算结果进行了比较. 得到如下结论:将一个标准长度的非高斯风压时程数据划分成若干等长的子段,可以通过子段的极值分布规律准确地估算出母段的极值期望值,子段的最佳分段长度可以通过自相关分析给出;与常用的极值估算方法相比,该方法更能准确估计非高斯风压的极值.      

风生短波谱的实验研究

根据在风水槽上波高仪测得的风生波波高时序,讨论了风生短波频谱与水波频率及摩擦风速的关系,通过实验及与他人实验结果的比较,发现风生短波频谱与摩擦风速有幂函数关系,摩擦风速的幂指数并非为常数,实验显示幂指数应是频率的函数（有近似的对数关系）．     

串列风力机尾流干扰的研究简

广义致动盘方法是通过引入体积力代替叶片的致动盘技术与三维Navier-Stokes 方程相结合来获得风力机周围流场信息的一种方法. 该方法避免了花费大量网格与计算资源去求解风力机叶片的附面层,从而可以把更多的网格与计算资源用于风力机尾流流场的模拟,非常适合用于风力机尾流流场的研究. 以NH1500风力机为计算模型,将常规CFD (computational fluid dynamics) 方法与广义致动盘方法计算所得的叶片载荷分布进行比较,以验证广义致动盘方法的可行性. 然后使用广义致动盘方法对风场中串列风力机进行数值模拟,研究串列风力机之间间距变化时,上游风力机产生的尾流对下游风力机的干扰影响.     

An experimental study on wind loads acting on a high-rise building model induced by microburst-like winds

In the present study, an experimental investigation is conducted to quantify the characteristics of the microburst-induced wind loads (i.e., both static and dynamic wind loads) acting on a high-rise building model, compared to those with the test model placed in conventional atmospheric boundary layer (ABL) winds. The experimental study is performed by using an impinging-jet-based microburst simulator available at Iowa State University. In additional to conducting flow field measurements to quantify the flow characteristics of the microburst-like wind, both mean and dynamic wind loads acting on the test model induced by the microburst-like wind are assessed in detail based on the quantitative measurements of the surface pressure distributions around the test model and the resultant aerodynamic forces. It is found that the microburst-induced wind loads acting on high-rise buildings would be significantly different from their counterparts in conventional ABL winds. Both the static and dynamic wind loads acting on the high-rise building model were found to change significantly depending on the radial locations and the orientation angles of the test model in respect to the oncoming microburst-like wind. The dynamic wind loads acting on the test model were found to be mainly influenced by the periodical shedding of the primary vortices and the high turbulence levels in the microburst-like wind. The findings derived from the present study are believed to be useful to gain further insight into the underlying physics of the flow–structure interactions of high-rise buildings in violent microburst winds for a better understanding of the damage potential of microburst winds to high-rise buildings.     

伺服加速度计在抗振动干扰攻角测量中的应用与设计

提出采用双伺服加速度同轴和垂直系统的两种方法,能够解决风洞模型攻角传感测量中的抗振动干扰问题,通过对两种系统的分析与比较,给出了较为合理的设计方案。     

复杂工况下的大型风力机气动性能和尾迹研究Investigation of aerodynamic performance and wake of the large scale wind turbine in complicated conditions

在复杂工况下,大型风力机非定常特性会更严重,导致风力机气动性能变化和尾迹预测更加复杂。本文主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,基于自由涡尾迹方法,嵌入复杂工况的模块,加入了动态失速模型和三维旋转效应模型修正,实现了复杂工况数值模拟计算,比较了不同复杂工况的气动载荷和尾迹形状。最后,得出了风力机在复杂工况下的气动性能、载荷和尾迹叶尖涡线特性,并计算出风力机在复杂工况下的气动载荷超调量和迟滞时间。对推进自由涡尾迹方法应用于风力机工程的大批工况载荷计算,提高大型风力机的载荷计算精度和设计水平等具有重要意义。     

大跨屋盖的完全三分量等效静力风荷载Refined three components method for determining equivalent static wind loads of large span roof

惯性风荷载法物理意义不明确,传统三分量叠加法忽略背景‐共振耦合效应,本文提出一种完全三分量的等效静力风荷载方法。利用完全三分量方法研究了开孔屋盖的等效静力风荷载,研究结果表明,阵风荷载因子法除在等效节点处有较好的精确性外,其他非等效节点处的等效静力风荷载均偏离正常分布,不适宜求解大跨屋盖等效静力风荷载;完全三分量法具有明显物理意义,其背景部分可采用全模态的L RC法实现,比截断模态的惯性风荷载法更加精确;忽略背景‐共振耦合效应的传统三分量法低估等效静力风荷载10％左右,完全三分量法可考虑背景‐共振耦合效应,相应于传统三分量法更加精确。