H型垂直轴风力机远场尾流特性研究

基于非定常CFD数值模拟方法,采用FLUENT软件对H型垂直轴风力机的流场进行模拟,并分析尖速比和叶片数对远场尾流特性的影响规律。结果表明:风轮在运转过程中的空气流动近似于圆柱绕流,绕流和旋转对尾流两侧风速具有增大作用,增大的风速不断汇入到尾流中,有助于尾流风速恢复;随着尖速比的增大或叶片数的增多,远场尾流形成卡门涡街,尾流风速呈周期性上下波动分布;在风电场中风力机组的排布应根据不同的尾流特性,采取不同的布置方案。     

防风网作用效果的风洞实验评估

以某钢铁集团即将建设的大型堆料场为背景,运用平面风速传感器和丝线流动显示方法对料场防风网的作用效果进行了评估,得到了料场在3个主导风向下的基本流动形态。实验结果表明建设防风网将使来流风速明显降低,最多可达80%。但由于开孔率偏低,在料场内部会造成大尺度的涡结构。因此有必要对防风网的设计做进一步的优化。本文结果同时也说明由于地形等因素的影响,防风网的实际效果应结合堆料场的具体条件进行讨论。     

大气稳定性对风力机尾流影响的数值模拟

基于Park模型尾流区线性膨胀假设和涡黏性模型对尾流区径向风度呈高斯分布假设,提出了一种ParkGauss新模型,对单台风机尾流进行数值模拟.为了进一步提高模型精度,对初始尾流半径进行了修正.基于ParkGauss模型,研究了大气稳定性对风力机尾流的影响.通过理论与试验结果对比分析结果表明:文中提出的ParkGauss模型对尾流区风速模拟取得较好的效果;不稳定大气条件尾流区风速恢复快,与试验结果最接近;稳定大气条件下尾流风速恢复慢,风速低于试验结果;中性大气条件介于二者之间,风速略低于试验结果.     

基于实测数据的西北地区风电场风场及尾流特性分析

基于西北地区某风电场2015—2016年的风速风向实测数据,分析了风电场风塔的尾流特性,并与现有风力机尾流模型进行了对比分析.在此基础上,对在远尾流场作用下的风速风向、湍流强度、湍流积分尺度、概率密度分布等风场特性进行了详细分析.研究结果表明:现有的Jensen模型、Park-Gauss模型与实际工程中多个尾流作用下的风电场尾流特性存在差异.在多风向多尾流叠加作用下,当风速大于10 m/s时,各风塔湍流强度随着平均风速的增长呈增大趋势,风电场内部风塔湍流强度在低湍流段更加集中,外围风塔湍流强度随平均风速的增大速率略快于内部风塔,而湍流积分尺度随平均风速的增大程度总体慢于内部风塔,且外围风塔实测风速更加接近高斯分布.     

不同风场下开、闭鞍型屋盖脉动风压特性分析

在B类和D类风场条件下,对底部开敞和封闭的鞍型索网屋盖刚性模型进行了风洞测压试验.根据同步测量的风压数据,分析了不同风场条件下这两类鞍型索网屋盖上的脉动风压的分布规律及相互关系;通过对开敞和封闭的鞍型屋盖表面脉动风压功率谱及风压时程的对比分析,考察底部开敞对鞍型屋盖脉动风压分布特性的影响规律.风场对脉动风压系数分布有较大影响;脉动风压的分布类似于平均风压场的分布规律;底部封闭鞍型索网屋盖的脉动风压能量主要集中在折减频率小于0.3范围内,而底部开敞鞍型屋盖脉动风压的高频段能量高于底部封闭情况.     

腹板开孔的H型吊杆横风向驰振特性试验研究

通过节段模型静力三分力与测振风洞试验,研究了0°～90°风偏角下不同宽高比B/H与不同腹板开孔率的H型吊杆横风向驰振特性.B/H＝2.4的模型静力试验显示:腹板全封闭时,在0°～8°与64°～90°偏角区间内存在驰振失稳可能,随开孔率增大,驰振失稳偏角区间有所减小且失稳危险性有所降低.B/H＝2.4的模型测振试验显示:腹板全封闭模型在0°与5°偏角较低风速即发生了驰振;开孔率为14%与27%的模型试验风速区间内均无驰振现象,不过开孔率为38%模型在80°,85°,90°偏角高于90 m/s风速下均发生了驰振.宽高比B/H＝1.6腹板全封闭模型试验显示,0°与5°偏角较低风速下也出现了横风向驰振;开孔率38%模型在85°与90°偏角高于110 m/s的风速下也发生了驰振.与改变宽高比相比,适度腹板开孔可明显改善H型吊杆驰振特性.     

B10和NaB10团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-311+G（d）水平上计算并分析了B₁₀和NaB₉10)团簇的几何结构及电子性质,同时,讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、自然电荷分布和极化率.研究表明:B₁₀团簇的基态为半平面构型,NaB₁₀团簇的基态是以B₁₀半平面为配位基,并与Na原子构成的配位络合物.能级间隙和平均结合能结果表明增加一个Na原子改变了B原子之间的成键作用.另外,对平均线性极化率和极化率的各向异性不变量研究表明:基态B₁₀团簇增加一个Na原子后NaB₁₀团簇的电子结构更趋于紧凑.     

基于数学期望的风向和风速对农田防护林网防风效能的影响

为研究农田防护林网在全年的时间尺度上对不同方向有害风的综合防护效能,在野外实地观测不同风向(与主林带夹角分别为90.0°,67.5°,45.0°,22.5°和0°)和风速(5.2和7.3m/s)条件下的林网内防风效能,根据各风向有害风发生频率计算数学期望值,利用克里金(Kriging)插值法进行模拟,并用地统计学的方法分析防护林网的空间自相关性.结果表明:防护林对不同风向的风均有较强的防护作用,随着风向与主林带夹角的减小,平均风速呈现出增大的趋势,防风效能分别达到69.5%,66.2%,60.4%,59.8%和50.1%;不同风速条件下防风效能均达到50%以上,低风速和高风速时平均有效防护面积分别为90.1%和44.0%;不同风速条件下林网内空间变异系数分别与指数模型和高斯模型相拟合,林带内风速块金值较低,变程较大,具有强烈的空间自相关性和样本区间的合理性.     

基于山地环境的尾流分布特征的风洞试验

针对复杂山地环境开展缩尺模型风洞试验,研究气流越过山体后背风面尾流的分布特征.分析不同坡度下山体背风面平均风剖面以及脉动风速功率谱随测点位置的变化规律,研究山体的山顶加速效应和遮挡效应影响以及背风面涡旋发展情况.当背风面坡度为25°时,山顶出现加速效应,山体遮挡效应不明显,尾流中涡旋不充分;当背风面坡度为50°时,山体遮挡效应明显,尾流中涡旋发展充分.山体高度为H,其背风面至少1.7H(高度)×6H(长度)范围内存在涡旋并影响风场频域分布,且离山脚6H范围外遮挡效应仍未消失.比较了中美规范中关于山顶加速比的计算差异,结果表明规范计算值较风洞试验值偏大.     

基于城市微气候测析的建筑外部空间围合度研究——以上海市大连路总部研发集聚区国歌广场为例

给出了一种从建筑学场地设计的角度出发,对建筑外部空间形态特征——围合度与场地微气候的关联性进行研究.建筑外部空间形态是建筑师可以操作的对建成环境的调控手段,场地微气候是环境调控的主要目标和媒介,建筑低碳节能是环境调控要达成的目的.在对上海市内城区典型办公建筑群案例——国歌广场的研究中,采用现场微气候实测的方法,分析外部空间形态与场地微气候的温度场、风场、日照分布的关系.经场地平面、剖面类型分析探讨场地外部空间形态特征与场地微气候特征的关联性.场地实测的数据表明外部空间几何形态对场地微气候指标如温度、风速、太阳辐射有显著影响.对实测数据的相关性分析和回归分析显示场地微气候与场地围合度因素显著相关,包括建筑、地形和绿化的围合,围合度的量化变量指标包括剖面高宽比(H/W)、平面通透率(L/C)、天穹可见度(SVF)、地面升起与下沉的高差(H).实测数据分析表明场地中的空气温度(TMP)与天穹可见度(SVF)正相关,夏季三次曲线模型拟合度较好,冬季相关性比夏季弱;场地中的风速(WNS),夏季与平面通透率(L/G)正相关,相关性较弱,冬季与剖面高宽比(H/W)负相关,相关性比夏季显著;场地中的太阳辐射强度(SRD)与天穹可见度(SVF)正相关,夏季为三次曲线模型拟合度较好,夏季相关性比冬季显著.天穹可见度(SVF)与平面通透率(L/C)、剖面高宽比(H/W)可以作为影响太阳辐射和热压通风作用的指标.总结得出了夏季和冬季场地空间形态围合度要素与场地微气候要素关系的拟合模型.对场地热环境的太阳辐射、温度场、风场的分析发现,由半围合、半覆盖的空间形式组合的多样化的空间形态最有利于场地中微气候的调节.     

基于Open CV围栏合规性摆放检测方法研究

近几年,可视化设备应用的普及,使得目前图像信息资源庞大,图像信息作为一种极为重要的信息,它与整个人类的生活息息相关。同时,我国工程建设行业蓬勃发展,使得施工现场数目迅速增加,施工安全问题的重要性成为亟需解决的问题,如何充分利用目前已有信息资源实现由于围栏摆放不合规导致的施工安全隐患的检测与告警,文章提出了一种基于Open CV的围栏合规性摆放检测方法。利用Open CV对目前电力施工现场可视化设备所收集的海量视频图像信息,对于施工现场围栏摆放的合规性进行检测。通过对于施工现场图片的处理,首先对于图象中目标围栏部分进行预处理,并通过连通区域分析算法与区域生长算法相结合,实现对于该围栏群围栏部分的提取以及缺口存在性的初步判断,然后训练专用于检测围栏缺口的分类器对于存在缺口的围栏群进行再次检测,并对检测结果中缺口数量进行统计。通过对于测试集样本进行检测,分析分类器检测结果,总结并解决分类器检测结果不准确的问题,对分类器重新训练并优化,最终该算法可以实现对于围栏摆放合规性的判断。通过一系列图像处理算法的应用以及专用分类器的训练,以缺口数量作为判断围栏摆放是否合规的突破口,首次实现了使用Open CV对电力施工现场围栏群摆放是否合规的检测,并为该类特征模糊物体的检测拓展了思路.     

非均匀孔隙率防风抑尘网优化设计

基于均匀孔隙率抑尘网后呈现贴附涡旋贴附的流动状态,提出将抑尘网从下到上划分为孔隙率不同的三部分,建立非均匀孔隙率下,露天堆场周围空气流场的数学模型.运用Fluent 6.3,模拟9种非均匀孔隙率组合下网后的空气流动和堆面受力.结果表明:三层非均匀抑尘网的设置可人为引导网后空气运动的微环境;网的上、下部孔隙率(ε_H,ε_L)不变,中部孔隙率(ε_M)从0.3增至0.6时, 料堆的迎风面流场先减弱后增强, ε_M=0.4时,获最佳减速效果;上部孔隙率从0增至0.2时,ε_H=0.1时最优;调整网下部孔隙率,ε_L=0.2时最佳;孔隙率组合ε_H∶ε_M∶ε_L=0.1∶0.4∶0.2以最大限度地虚弱迎风面受力而获最小剪切力,与均匀空隙率(ε=0.3)网相比减小66.1%,与上、下两层非均匀网(ε_H∶ε_L=0.1∶0.3)相比减小31.2%,抑尘效果最佳.     

圆柱桥墩绕流特性理论研究

对圆柱桥墩绕流特性理行了理论研究。为了防止桥墩发生过大冲刷应在理想液体绕流动量守恒影响范围 S1=1 .6a,即距桥墩 0 .6a范围内防护 ,考虑由于实际圆柱桥墩后一对复合涡体可能的影响 ,最大流流速按 2 V并乘适当安全系数进行设计。至少必须在理想液体绕流比动能守恒影响范围 S2 =1 .1 9,即距桥墩 0 .1 9a范围内防护。为防止可能发生的桥墩绕流对行船的影响 ,避免水流的影响防止轮船对桥墩的冲撞 ,其防撞栏设置应在 r=1 0 a处。     

Wake structures of two spheres in tandem arrangement at various gaps for Re = 300

The virtual boundary method is extended to a 3D application and used to simulate the flow field of two spheres in tandem arrangement for a Reynolds number of 300. The wake structures and flow spectra at various gaps are investigated. The numerical results show that for small gaps (≈1.5), due to the mutual suppress between the wakes of the two spheres, the full flow field is stable and axisymmetric. As the gap is increased to 2.0, an asymmetric but stable flow is constructed through a certain bifurcation. The downstream wake structure is characterized by a double-thread vortex structure that comprises two slender parallel vortex tubes. The double-thread structure has a planar symmetry at gap 2.0. The hairpin-shape vortices are periodically shed from the downstream sphere at gap 2.5, but the planar symmetry persists. The vortex structures at gaps ranging from 3.0 to 4.0 are irregular and the flow field is undergoing a kind of 3D transition. It is up to the large gap 5.0 that the hairpin-shape structures are reconstructed behind the upstream and the downstream sphere, and the planar symmetry is resumed. All these numerical computations were performed on an SGI Origin3900 machine at the Center for Engineering and Scientific Computation of Zhejiang University.     

不同结构参数下桥梁风障阻风性能试验研究

为探究不同结构参数对桥梁风障阻风性能,本文通过风洞试验,获取了不同构造形式的挡风障整体及局部流场分布规律。试验结果表明,不同风速下,桥梁风障后方折减规律一致。利用风速折减系数作为风障阻风性能评价指标,定量的分析比较了挖板圆孔式风障及障条式风障在不同风速工况下的阻风效果,发现安装桥梁挡风障后,车道上风速折减系数最低仅为裸桥工况的20%,同时对比分析了孔隙率、障条宽度等结构参数对桥梁风障阻风性能的影响规律,试验结果为桥梁挡风障的设计提供了理论参考。     

植被条件对近地表风速垂线分布的影响

本文对有无植被时近地表风速垂线分布进行了对比,定量地研究了植被条件对近地表风速垂线分布的影响,确定了不同植被条件与风速减小率之间的关系.通过研究发现:不同高度上的风速减小率随着植被模型行距或株距的增加均呈减小的趋势,高度为10cm和5cm的植被模型,其4cm高度的风速减小率均随行距和株距的变化均服从相似的指数函数形式,通过对比拟合曲线方程系数可知,株距的变化对风速的改变影响更大.不同高度上的风速减小率随植被侧影盖度均呈指数递增的趋势,通过两种高度的植被模型之间的对比可知,植株高度较高,密度较小植被的防风蚀效果可由植株高度较矮、种植密度大的植被达到.     

太阳能被动蒸发风洞研制

随太阳辐射动态周期变化的空气温度、湿度等气候参数小时间步长控制的模拟实验环境,可以实现建筑围护结构热工性能的重复性实验,是研究多孔建筑材料及室外环境铺装材料在自然气候要素下被动蒸发降温问题的重要手段。介绍的动态热湿气候动态风洞实验台,在传统风洞风速模拟与控制实验技术基础之上,通过增加太阳辐射模拟和空气温湿度控制,初步实现了对室外自然气候中太阳辐射、风速及温、湿度环境的模拟控制。经过对可视化程序设计的风洞环境测控系统的调试,风洞内四参数辐射照度、风速、温度和湿度各指令值与模拟值的平均偏差分别为-0.6%, 2.9%, 0.7%和-0.7%,该风洞实验台可以用于含湿建筑材料太阳能被动蒸发降温问题的研究。     

两并列方形高层建筑局部风压干扰特性

对2个并列方形高层建筑模型进行了受扰建筑风压测量的风洞试验.根据试验结果,分析了施扰模型高度变化以及相对位置变化对受扰方形高层建筑表面局部风压的影响.结果显示,高度比固定、间距比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面和外侧面均随间距比的增大而减小,间距比等于2时,狭缝面的脉动风压放大较为显著,在前缘棱边的上端角部处为2.2,在迎风面和背风面则随间距比的增大而略有增大.间距比固定、高度比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面、外侧面和背风面均随高度比的增大而增大,狭缝面脉动风压增大最为显著,局部达2.7,在迎风面则受高度比变化的影响较小.