钢天线风致疲劳研究

基于一钢质天线气动弹性模型风洞试验结果,研究了其风致疲劳．首先,根据当地气象站资料统计的风速风向联合概率分布函数求得天线结构所在位置处的风速风向联合概率分布函数,并以结构假定的疲劳寿命为最大风速重现期来计算每个风向区间要考虑的最大风速．其次,对天线结构的气动弹性模型进行风洞试验,测得天线结构在不同风向角、不同风速下的加速度响应,根据试验获得的结构响应,求得疲劳分析关键点处的应力响应功率谱．最后,基于疲劳累积损伤理论在频域上用等效窄带方法计算天线结构的疲劳寿命,结果表明,这一实际结构的风振疲劳寿命接近主楼结构的设计寿命．     

基于长期实测数据的西北地区风力发电场风速风向联合概率分布分析

为更准确地研究风力发电结构在风荷载下的结构响应,基于甘肃气象局提供的1981-2017年甘肃六地风速风向实测数据,对各地区的风速风向联合概率进行分析.抽取每天的最大极值风速及其对应风向为极值样本,统计分析得到各地区风速风向联合分布.将Gumbel,Frechet和Weibull分布函数线性化的基础上,利用最小二乘法拟合各分布函数参数,根据参数拟合结果推算各地区10,50和100年重现期的极值风速,并和各地区最大基本风速规范建议值进行对比.研究结果表明,考虑风速风向概率影响的基本风速更加符合实际情况,最大基本风速规范建议值偏于保守.     

高层建筑气动弹性模型风洞试验研究

以高层建筑为研究背景,制作了气动弹性模型,通过风洞试验测得结构的时程响应结果,采用频谱分析求得结构的动力特性,采用自然激励技术法(NExT)和ARMA模型时序法以及改变模态阶数的方法获得结构的气动阻尼比,研究了结构气动阻尼比随风速的变化规律.在强风下,对顺风向的加速度响应时程结合滤波方法,消除横风向能量转移的影响,同时发现了涡激共振现象.考虑气动阻尼影响的情况下,刚体模型测压和测力得到的峰值加速度响应结果,与气动弹性模型风洞试验结果十分接近,验证气动弹性模型风洞试验结果的正确性.对于刚体模型,不考虑气动阻尼时,峰值加速度比气动弹性模型试验结果大很多,差值最大达到41%,但在某种工况下,气动阻尼的影响使结构的响应值增大,验证了考虑气动耦合作用在高层抗风研究中的必要性.     

上海地区风速风向联合概率密度函数的研究

根据上海地区历年来详尽的风速风向实测资料，首先利用统计方法计算出本地区离散的风速风向联合概率密度函数数值；然后运用曲面拟合方法，得到简洁实用的风速风向联合概率密度函数曲面的表达式。文中同时分析了风速风向在各季节的特点，这些结果可以方便地用于上海地区结构的抗风设计及风洞试验研究。对其它地区的风概率特性分析，文中的方法及结论也可被参考使用。     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

风速风向季节三维联合分布的平均风统计分析

由于目前结构设计中对季风的考虑欠缺,本文提出风速风向季节的三维联合分布的平均风统计分析方法.通过借鉴风电领域里成熟的平均风模型,基于最小二乘法原理并应用谐波函数拟合方法,对上海地区的平均风按季节划分进行了统计分析,解释了考虑风速风向季节三维联合分布的必要性,进一步完善结构抗风设计中对风荷载的计算.     

方形截面超高层建筑全风向气动阻尼的试验研究

超高层建筑质量小、阻尼低,极易在设计风速下产生明显的气动弹性效应,出现明显的气动阻尼.考虑一阶线性弯曲模态,制作了方形截面超高层建筑的单自由度气动弹性模型,高宽比8∶1,模型比例1∶600,进行风洞试验测量了各风速下建筑顶部的加速度响应,采用随机减量方法对全风向下方形截面超高层建筑的气动阻尼进行识别.其中,顺风向和横风向的气动阻尼结果与文献结果趋势吻合良好.研究结果表明:当风向角在84°~90°范围内时(90°为横风向),气动阻尼特性与横风向结果趋势一致;当风向角在0°~12°范围内时(0°为顺风向),气动阻尼特性与顺风向结果趋势一致;在某些特定的风向角下(例如16.5°),临界风速降低,气动负阻尼的起始风速也降低.     

钦州市台风影响下风雨联合概率分布模型研究

受台风影响,钦州市洪涝灾害频发,基于copula联合概率分布模型研究台风条件下风雨相关关系。选择1971～2016年中引起钦州市降雨的125场台风的最大风速、时段降雨及累积雨量系列作为统计样本,分别采用Gumbel(2P)、Frechet(3P)、Weibull(2P)、Weibull(3P)、GEV、Gamma(2P)和Burr七种边缘分布进行最大风速、各时段雨量的分布拟合,并应用危险率函数法、累计误差法和Kolmogorov-Smirnov检验进行拟合优度评价,选出合适的风、雨边缘分布;采用Archimedean copula族四种函数构建风雨联合概率模型,并根据AIC、OLS准则做风雨联合分布拟合优度评价,选出符合钦州市各风雨联合概率分布的函数模型;通过对2017年"天鸽"和"帕卡"两场台风降雨数据检验可知,该风雨联合模型,结果可靠。表明了基于Archimedean copula函数构造的风雨联合分布模型可应用于台风影响下钦州市降雨情势的预测与分析。     

风向对某超高层建筑等效静风荷载的影响

风向和平均风速联合分布是风荷载的基本特征之一,本文研究风向对某超高层建筑等效风荷载的影响,主要包括以下三个部分:(1)获取建筑物所在地区气象站的风向风速气象资料,并统计得到各个风向上的设计风速;(2)对某超高层建筑进行36个风向角下的刚性模型同步测压风洞试验,试验中模拟了周围建筑对超高层建筑的干扰作用;(3)结合各个风向上的设计风速,基于风洞试验结果,用随机风振理论计算超高层建筑的等效风荷载.本文得到的结论为超高层建筑设计提供参考.     

基于环形周向多点差压法的风速风向测量研究

本文针对列车车载二维风速测量问题,提出了一种基于环形周向多点差压感知的二维风速风向测量方法.首先,基于圆柱绕流原理推导了圆柱表面压力分布极值点与风速、风向的理论关系模型,并通过风洞试验进行了样机模型验证,两者的风速相对误差不超过1.75%;同时,通过风洞试验对风速5~60 m/s、风向0~360°范围内的模型样机进行了验证,数据分析结果显示本文方法与风洞试验的风速测量相对误差不超过4%、风向误差不大于5°,本文提出的模型和方法适用于列车运行的恶劣服役环境,具有较好的理论意义和工程应用价值.     

门座起重机整机气动弹性模型的风洞试验研究

首次对港口10t 门座起重机整机气动弹性模型在均匀流风场及边界层模拟风场中进行了风洞试验,研究了在港口常见风速范围内,8个主要典型风向下3个有代表性的四连杆系统俯仰角时门庄起重机的激励特性、振动特性和危险工况.试验发现,拉杆在顺风向也有较强的涡激振动现象.根据试验结果,文中还建议了门座起重机抗风设计的两条主要原则.     

某高层建筑风致振动惯性力的试验研究

利用高频天平,通过缩尺比为1：500的模型风洞试验,测量了在16个来流风向下某高层建筑模型底部的风荷载．根据试验结果,计算了该高层建筑的风致动态响应;结合当地的气象风速资料,并通过概率分布计算,给出了50a重现期风速下的风致振动惯性力最大值,从而为该高层建筑的设计提供了风荷载依据。     

环境参数对风电齿轮箱传动系统疲劳损伤的影响

在风电机组全寿命周期内,长期风速概率分布会使风电齿轮箱传动系统动载荷出现随机特性,影响其疲劳损伤预估精度。笔者提出了一种考虑长期风速概率分布特征的风电齿轮箱传动系统疲劳损伤预估方法,通过建立大功率海上风电机组OpenFAST-SIMPACK联合仿真模型,计算不同平均风速与湍流强度组合工况下的风电齿轮箱传动系统齿轮短期疲劳损伤,进而采用代理模型技术重构“平均风速、湍流强度-短期疲劳损伤”映射关系,预测齿轮长期疲劳损伤。研究结果表明：风电齿轮箱传动系统低速级太阳轮容易发生接触疲劳失效;在额定风速以下,低速级太阳轮短期疲劳损伤与平均风速呈正相关,在额定风速附近,平均风速与湍流强度的随机特性均会增大其长期疲劳损伤不确定性,增大其疲劳失效风险。     

棋盘洲长江公路大桥桥位区短期考察风特征分析

鄂东棋盘洲长江大桥具有跨度大,结构轻柔的特点,其设计施工对大风极为敏感,为此专门在大桥处拟建一个自动观测站,根据1年完整(2011年2月～2012年1月)的风观测资料及同期气象站资料,对桥位处平均风速、最大风速、极大风速、风向进行了详细的分析,并与黄石站对应要素进行对比分析,结果表明：1)大部分时间,棋盘洲站的逐月平均风速、月最大风速、月极大风速都较黄石大;2)随着风速增大,桥位处与黄石站逐日最大风速的相关性逐渐下降直至不相关;3)桥位棋盘洲站与黄石站主导风向有一定差异,棋盘洲站主导风向为SSE和NW,较为集中,黄石站主导风向为E和NW风,较为分散.     

三峡工程中的升船机设计风速的确定

采用三种概率分布模型对三峡升船机的设计风速进行了研究，并用柯尔莫戈洛夫检验对各种概率分布模型的合理性进行了检验，确定了升船机的设计风速。     

青藏高原东北部地面风时空分布特征研究

青藏高原东北部地区对全球变化异常敏感,系统研究该区地面风时空分布特征对理解青藏高原乃至北半球的大气环流演变具有重要意义.本文通过分析青藏高原东北部20个气象台站1982~2011年的年、季平均风速和年、季平均最大风速,2004~2011年大风日数、极大风以及最大风的风向、风频发现:(1)青藏高原东北部年平均风速和年平均最大风速总体呈下降趋势,春季的平均风速和平均最大风速在四季中最大.(2)2004~2011各台站累计大风(17m/s)日数总体呈上升趋势,2010年达到一个极大值;托勒、野牛沟、冷湖3台站大风较多,冷湖、茫崖、刚察、兴海次之,海拔较低的西宁最少;台站春季多大风.(3)各个台站极大风速的风向和最大风速的风向较为一致;青藏高原东北部总体上风向可分为四种类型:WNW,W,WNW、NW,总体以偏西风为主.     

天线抖振响应的计算分析与风洞试验研究

对置于某一超高层建筑顶部的钢质天线的抖振响应进行了研究 .首先用随机振动理论计算了天线的抖振响应 ,而后在风洞中对天线的气动弹性模型进行了试验 ,最后还分析了天线的鞭稍效应 .计算和试验结果为天线结构的分析设计提供了可靠依据     

杭州湾大桥观光塔风速风向联合分布

采用概率相关系数(PPCC)最大化原则和极大似然法,根据杭州湾中心岛屿玉盘山气象站的实测风速资料,分析不同风向的最优分布类型,探讨最优分布类型与概率曲线相关系数随形状参数变化规律之间的关系,并用风速风向联合分布推算设计基本风速.研究结果表明:在3种极值分布中的PPCC随形状参数递减的分布为最优,具体哪种分布的PPCC递减则依赖于具体风速样本,因此在以后的风速概率拟合中可以先由PPCC的规律确定分布类型,然后仅求解此分布的有效最优参数;16个风向中的最优分布除正西方向是极值Ⅱ型外,其他都是极值Ⅲ型;用联合分布推算的基本风速比传统的非联合分布的结果略低,传统的方法得到的基本风速偏保守,用联合分布推算基本风速更加科学.     

山地风电场稳态输出评估方法研究

由于山体地形的特殊性,加之风电机组间存在相互遮挡,在风速和风向变化时山地风电场的稳态输出波动较大,无法充分利用风能。针对以上问题提出一种山地风电场稳态输出评估方法,该方法首先分别构建了计及尾流效应的山体地形风速模型、风电机组的输出功率模型和随机风向模型。在此基础上,结合ArcGIS开发了一套风电场稳态输出评估系统。通过该系统分析了风速和风向变化对山地风电场稳态输出的影响,找出了最佳风向角和最佳风速范围,从而为山地风电场风电机组的最优布局和提高风电场的风能利用率提供了理论指导。     

考虑风向的极值风速估计的Cook方法改进

基于对Cook方法理论缺陷的分析,提出一种改进方法,使得考虑风向的极值风速估计的概率模型由多元随机变量更准确地转化为一维随机变量.以南京地区的极值风速为例,对改进方法与Cook方法计算结果进行对比.结果表明:改进方法对极值风速概率分布形式无要求,也不受Cook方法所需某些假设的限制,从概率的角度来说是精确的方法.