台风灾害快速评估信息系统设计与开发

以台风综合强度指数和台风风场模型的理论为基础,采用C#＋ArcEngine技术进行二次开发,设计并开发了一套以台风综合强度和影响范围评估为主要功能的台风灾害快速评估系统.提出了一种更全面的台风致灾因子危险性评估方法,以期为台风灾害风险评估提供基础.     

近海风电结构台风环境动力灾变与控制

开发海上风能是实现我国碳达峰、碳中和“3060”目标的重要举措.海上风电的大型化是降本增效的主要途径,已成为近年来的发展趋势.目前海上风电基础结构设计标准由欧洲领衔;区别于欧洲的海洋环境与地质条件,我国海上风电结构面临强台风、软弱土等挑战,极易发生动力灾变,大型化可能进一步加剧风电结构灾变风险.防灾降载的关键在于深入理解海上风电相关的空气动力学、水动力学、结构动力学、土动力学等的一体化耦合与智能控制.本文围绕台风环境风机动力灾变与控制相关领域的交叉力学问题,结合笔者团队近年研究成果,较为详细地评述了国内外最新研究进展情况,主要包括:台风风场及其诱发的波浪场工程尺度性状,台风环境中风机气动、水动载荷及智能控制策略,风浪流多向载荷联合作用下基础失效模式与结构灾变机制,以及考虑风浪流-结构-基础-海床-风机控制耦合作用的一体化分析设计方法.在此基础上,建议了我国海上风电大型化进程中仍有待突破的研究重点:需更深入掌握台风风场工程尺度性状、台风和台风浪载荷特性,需探索台风环境中的风机控制策略,亟需建立台风环境中大型海上风电整机一体化设计理论并开发国产化工业软件.上述相关领域的突破,对于我国实现海...     

TYPHOON,SOLITON AND HELICAL STRUCTURE-AN APPROACH TO COMBINE DIFFERENT DISCPLINES

台风和孤立子都是小尺度不稳定流动受扰动的激励,吸收基本流场的能量而形成的. 当它们各自所受的耗散、弥散、平流或对流作用分别达到平衡时,其运动形态在一段较长时间内保持稳定. 通过研究螺旋结构,考察它们在局域能量维持方面相似的动力学特性. 通过理论分析和大型地球流体模拟转盘的双台风实验、以及拟开展的数值实验,将探索和检验“能否将台风看作是大尺度三维螺旋孤立子”,这既是研究台风和孤立子的形成机制及其动力学特性的一种新的思路,也是将二者融合起来研究的方法论的一种新途径.     

台风过境下大型单桩式海上风机结构动力特性研究

风机大型化是我国海上风电技术发展的重要方向. 东南沿海是我国海上风电发展的重要基地, 这一区域频繁发生的台风对海上风机的影响不可忽略. 台风风场与常规大风风场有不同的湍流特性, 同时台风期间较高的风速会引起巨大的台风浪. 本文考虑台风经过期间独特的风场及波浪场, 开展风浪联合作用对大型单桩海上风机影响的研究. 基于DTU 10 MW大型单桩风机, 运用一体化分析软件SIMA建立风浪联合作用下大型单桩风机的耦合数值模型, 研究台风经过不同阶段大型风力机的动力响应特性. 计算结果显示, 叶片变桨能有效降低台风经过时风机叶片所受风载荷, 变桨状态下单桩风机所受风载荷主要来源于塔筒. 在台风经过的不同阶段, 大型单桩海上风机结构表现出不同的动力特性. 台风全过程塔筒运动均受波浪激发一阶频率控制, 塔基上方结构动力载荷以惯性载荷为主, FOVS至FEWS阶段及BOVS阶段至BEWS阶段塔筒运动一阶频率处响应能量增长较小, 响应能量向低频及波频转移. 塔基下方泥面线处剪力响应受波频控制, 弯矩响应受一阶频率控制.      

基于聚类连通法的湍流拟序结构研究进展

湍流的无序性要求对拟序结构的研究必须从统计的角度出发, 而聚类连通法 (clustering method) 则是实现拟序结构与统计方法深度融合的有力工具. 该方法是一种基于数据的流动特征提取方法, 它将每个连通域, 即单个拟序结构作为一个统计样本. 此外, 其衍生的基于连通域空间重叠的时空追踪方法可以进一步研究这些结构的时空演化, 该方法将每个拟序结构从生成到消亡的演化过程也视为统计样本, 从而实现了对拟序结构运动学特征和动力学过程的统计刻画. 本文回顾了聚类连通法的发展历程并着重介绍了人们采用该方法在雷诺切应力结构、速度条带和能量级串方面取得的重大进展, 这些结果表明该方法极大拓展了人们基于传统的逐点统计方法对湍流的认识, 因而具有很大的潜力. 最后, 对该方法在湍流中的应用给出了建议和展望.      

基于极值理论的中国台风降水分布不确定性分析

以浙江温州站点为例,对5种极值模型模拟台风降水极值累积概率分布的方法进行了详细阐述,并分析不同极值模型的差异;对全国748个气象观测站点的1951—2005年所有台风事件的降水及概率进行了系统分析,结果表明Weibull分布模拟中国台风极值降水整体检验效果最佳;定量探讨了Weibull分布与其他分布模型在台风降水强度-概率分布上的定量差异及采用不同分布模型可能造成的台风降水概率分布不确定性.     

基于风时程模拟的高耸结构风致响应有限元分析

高耸结构柔性较大,对风荷载较为敏感,相比一般风的影响,台风作用下的高耸结构更易产生强烈的动力响应.考虑台风的基本特性,选取合适的台风风速谱,运用数值模拟方法,仿真得到了与结构竖向相关的18条脉动风载时程样本.采用有限元方法建立某高耸钢塔结构的三维有限元模型,并在时域内研究其在台风作用下的动力响应.侧重比较研究了结构线性与非线性对高耸钢塔结构风致动力响应影响,并与采用经典的Davenport谱的计算结果进行了比较.研究表明:同一种风谱计算的风载作用下,考虑几何非线性影响的高耸结构风致位移响应略大于线性情况下的计算结果,但差别不是太大;采用台风风谱计算风致结构动力响应的峰值和均方差比采用Davenport谱的计算结果大得多.     

2011-2封面图片说明

位于我国浙江舟山的西堠门大桥: 该桥主跨跨径1~650 m,是目前世界上最大跨度的钢箱梁悬索桥. 由于舟山地区台风频发,为保证西堠门大桥的颤振稳定性, 大桥采用了分体式双箱断面钢箱梁,是以中央开槽技术解决大跨径悬索桥颤振稳定性问题的首次实践.其颤振临界风速达到88 m/s, 这就意味着,17级超强台风下西堠门大桥也能安然无恙.详见郭增伟、葛耀君、张冠华文(p123).      

血细胞生成的系统动力学研究进展

造血系统是人体中复杂的调控系统, 包括复杂的造血器官和各种血液细胞的增生、分化、成熟、死亡等过程和对这些过程的反馈控制, 是典型的非线性时滞动力系统. 血细胞生成过程的失调可以引起很多动态血液病. 血细胞生成的系统动力学研究对于人们了解和治疗这些血液病有重大意义. 本文从造血系统的基本知识、常见动态血液病的临床表现及其动力学特征、理论模型的建立和对模型的动力学分析等方面综述血细胞生成的系统动力学研究进展.     

超高层建筑群台风流场的LBM分析

运用二维格子Boltzmann方法对台风经过上海陆家嘴超高层建筑群(包括金茂大厦、环球金融中心和上海中心)的流场进行了数值模拟,文中数据采用2012年的"海葵",对台风登陆上海前,登陆上海,在上海达到最大速度以及台风离开上海各时段进行了分析,利用MATLAB得到了各时段不同高度层的速度流场图,研究结果表明:流场中的风速和风压分布情况与建筑物的密集程度和布局密切相关;超高层建筑物的分布需要适当地分散.