桥梁断面颤振导数识别的协方差块Hankel矩阵法

采用基于协方差块Hankel矩阵（covariance block Hankel matrix，CBHM）方法来处理节段模型风洞试验的二自由度振动衰减信号，通过系统识别来提取桥梁断面的颤振导数．为验证该方法的可行性，进行了实际桥梁断面的节段模型试验，并将识别的颤振导数与Theodorson理想平板解析解、特征系统实现法（eigensystem realization algorithm，ERA）结果进行了比较，颤振导数的一致性证明了本文方法的有效性．     

基于Fluent软件采用分离状态法识别薄平板颤振导数

通过在Fluent软件所提供的宏中嵌入纽曼克方程,对网格进行驱动,来实现流固耦合。采用自由振动法中的分离状态法识别颤振导数,识别颤振导数所需模态参数,根据IDT时域法编制MATLAB程序进行识别。以薄平板为研究对象,采用分离状态法对薄平板的颤振导数进行识别,并将分离状态法识别的颤振导数与强迫振动识别的颤振导数和理想平板的Theodorson颤振导数理论解进行对比。经比较表明,分离状态法和强迫振动法识别颤振导数、理想平板颤振导数理论解的差别性较小,从而验证了分离状态法识别颤振导数的准确性和可行性。     

刚度、阻尼矩阵非对称性对气动导数识别的影响

针对桥梁结构节段模型风洞测振试验中因风的作用而导致的系统刚度矩阵和阻尼矩阵的非对称性可能影响识别结果这一问题,利用状态空间法仿真薄平板模型在均匀风场中的自由衰减响应和紊流场中的抖振响应,分别采用特征实现算法(ERA)和随机子空间法(SSI),识别出均匀流场和紊流风场中的理想薄平板模型气动导数.通过与仿真所用的薄平板模型的气动导数理论值的对比,确定等效刚度矩阵和等效阻尼矩阵的非对称性对系统识别方法所得结果的影响.仿真结果表明,目前,应用比较广泛的ERA方法和SSI方法,均对阻尼矩阵和刚度矩阵的非对称性具有足够的适应性.     

流线型桥梁断面颤振稳定性数值模拟

对于流线型桥梁断面颤振稳定性,采用动网格实现结构分状态强迫振动法,提取稳定的气动力,按照最小二乘法求得不同折减风速的颤振导数。研究了理想薄平板的8个颤振导数,并将数值计算结果与Theodorsen理论解进行对比,发现采用该方法识别颤振导数与理论解吻合得很好。采用该方法计算了3种不同流线型桥梁断面的颤振导数,并计算了颤振临界风速。结果表明:增大主梁的宽高比,可以提高主梁的颤振稳定性;宽高比相同时,主梁底板采用折线形状要比圆弧线颤振稳定性好。     

基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究及比较

分析了标准k-ε模型和SST(Shear-Stress Transports)k-ω模型的模型特征和相关使用要求,并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数.研究结果表明,基于合理的计算域和网格划分,这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分颤振导数,但个别颤振导数识别上存在趋势性的差别,SSTk-ω模型在识别桥梁颤振导数上优越于标准k-ε模型.本文研究为合理选择湍流模型进行颤振导数识别提供了参考.     

基于耦合自由振动方法的桥梁颤振稳定性数值模拟

为精确模拟桥梁颤振流固耦合现象,必须利用非线性振动理论来求解偏微分方程组.本文采用Newmark-β法进行非线性振动的定量分析.利用嵌入Newmark方程的UDF程序驱动动网格实现耦合自由振动法识别桥梁颤振导数.通过对比理想平板颤振导数理论解给出Newmark方程参数的合理化建议,并与棋盘洲长江公路大桥风洞试验结果对比...     

薄平板气动导数的数值仿真技术

提出了一种基于计算流体动力学方法计算流线型断面气动导数的数值模型．该模型以粘性不可压Navier—Stokes方程和有限体积法为基础,通过求解作强迫振动的断面绕流场,由得到的气动力时程得到断面的气动导数．利用该模型数值模拟了薄平板的气动导数,其仿真结果与薄平板气动导数风洞试验值、Theodorsen理想平板解析解的一致性,证明了本文方法的有效性．该数值方法可应用于桥梁断面颤振导数的识别．     

薄平板断面气动自激力振幅效应数值模拟

为研究振幅对桥梁主梁断面气动自激力的影响,以薄平板断面为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法进行气动自激力振幅效应研究,首先采用强迫振动数值模拟方法,研究了不同振幅下薄平板断面颤振导数与气动力迟滞相位,分析了薄平板断面气动力的频谱特性;然后采用自由振动数值模拟方法,研究了薄平板断面的颤振响应演变规律.薄平板断面强迫振动数值模拟结果表明:扭转振幅对薄平板断面颤振导数影响较大,在高折算风速下,颤振导数A*2随着振幅的增大由负转正,竖向振幅对薄平板断面颤振导数影响相对较小;扭转振幅的增大引起薄平板断面气动力迟滞相位正弦值发生了较大变化;当扭转振幅大于8°时,薄平板断面气动力存在较为明显的高次谐波分量,主要为三阶与五阶分量,竖向振幅引起的薄平板断面气动力高阶分量不明显.薄平板断面自由振动数值模拟结果表明:薄平板断面在颤振发散过程中,其瞬时频率、瞬时阻尼比与竖向扭转位移相位差均随振幅变化.     

平板颤振临界风速的参数灵敏度分析

建立了用于计算对称和非对称平板颤振临界风速的数学模型；详细分析了平板阻尼、宽度、质量、质量惯矩、竖弯频率、扭转频率、颤振导数、偏心质量和偏心距等参数对颤振临界风速的影响；提出并论证了平板颤振临界风速益损系数的诺模图理论，绘制了与各参数相关的诺模图．分析结果表明，借助新提出的益损系数概念，可以方便地进行颤振临界风速参数灵敏度分析，获得诸多定性和定量规律。     

自锚式悬索桥加劲梁颤振特性的CFD研究

采用任意拉格朗日-欧拉描述法、二阶Projection格式和有限体积空间离散方法,求解运动刚性桥梁断面绕流场得到气动力,由CFD(Computational Fluid Dynamics)输入和输出通过系统识别得到颤振导数．应用该方法进行了长沙湘江三汊矶自锚式悬索桥加劲梁颤振导数的识别,得到的颤振导数与节段模型风洞试验结果的一致性,证明了本文方法的正确性．     

桥梁断面18个颤振导数自由振动识别

桥梁断面的自激振动力可以用18个颤振导数来表述。在现有的两自由度体系总体最小二乘法基础上，发展了用于识别桥梁断面三自由度体系18个 颤振导数的方法和试验装置。利用该方法对箱梁断面进行节段模型试验，得到了全部18个颤振导数。将三自由度试验结果与CFD（computatonal fluid dynamics)方法得到的颤振导数进行了分析比较，同时对准定常理论的估算公式进行了考证。     

理论平板及其中央开槽颤振特性的CFD研究

基于任意拉格朗日-欧拉描述法及刚性模型和计算网格同步运动的动网格技术,数值模拟了作竖弯或扭转谐振动的平板绕流场.通过计算一个运动周期内作用在平板上的总功,分析了理论平板的颤振机理.研究表明仅有竖弯自由度或扭转自由度的平板不可能发生单自由度颤振.计算了中央开槽20%平板的颤振导数.通过对一设想的大跨度桥梁进行二自由度颤振分析,显示平板中央开槽能显著提高其颤振稳定性.最后从气动机理上解释了平板开槽能提高颤振稳定性的原因.     

基于状态空间的桥梁颤振分析

针对基于Scanlan自激力模型的桥梁颤振分析方法不能直接以风速作为参数对颤振临界风速进行自动无迭代搜索的缺陷,采用现代控制理论中对动态系统的状态空间描述方式,将结构和气流作为一个动态系统,在状态空间内对自激力进行表达,建立桥梁颤振运动方程并实现了桥梁颤振临界风速的直接求解.通过对系统状态空间中的气动状态进行优化处理,减小了系统状态空间的维数,并结合模态跟踪技术解决了基于状态空间颤振分析中关于结构固有模态根识别的问题.以具有理论解的理想平板截面的简支梁为例验证了算法的正确性,并将其应用于润扬长江大桥的颤振分析中,分析结果和风洞试验结果基本一致.     

欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析土壤湿度资料在内蒙古的适用性评估

土壤湿度是研究陆-气耦合和陆面水循环过程中的重要参量,对大气环流、气候变化和干旱研究起着关键作用。由于土壤湿度观测资料较为缺乏,再分析土壤湿度资料在业务和研究扮演着重要角色。利用内蒙古自治区2018年5—10月37个气象台站逐日0～10 cm观测土壤湿度资料,对再分析[欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)、欧洲中期天气预报中心第四代再分析资料(ERA-Interim)、美国全球陆面数据同化系统(GLDAS2.1-NOAH)和基于多卫星反演融合的土壤湿度业务产品系统(SMOPS)]土壤湿度资料验证评估。结果表明:4种土壤湿度资料均可以模拟出内蒙古区域土壤湿度的空间分布,但在数值上普遍高估了土壤湿度;从内蒙古3个研究分区土壤湿度时间序列统计特征来看,ERA5和GLDAS2.1-NOAH优于ERA-Interim和SMOPS资料,但ERA5高估较多;相对于ERA-Interim土壤湿度资料,ERA5模拟的土壤湿度空间分布更为合理,时间相关系数最高,但均方根误差较大。由此可见,ERA5模拟能力优于ERA-Interim,且再分析土壤湿度资料普遍好于卫星融合土壤湿度SMOPS资料。     

ERA ADS-B地面站系统应用分析

广播式自动相关监视（ADS-B）是一种新兴的空管监视技术,是未来空管监视技术发展的主要方向.目前我国ADS-B技术主要作为雷达监视的补盲,主要应用在洋区和山区等边远地区.西沙雷达站作为我国首批ADS-B技术试点台站之一,最先安装和使用了ADS-B地面站设备.本文主要对西沙雷达站使用的ERA ADS-B地面站系统的工作原理及应用情况进行简要介绍.     

基于串联型DC module的光伏发电系统研究

提出了一种基于串联型直流功率单元（DC module）电路的光伏发电系统,讨论了采用单端反激变换器实现的DC module电路。由于反激变换器用于升压变换时变压器原边电流较大,当并联使用时效率较低,为了减小DC module电路升压压力,提高每组变换器能量传输效率,采用串联形式的DC module电路,且每组DC module电路使用独立的最大功率追踪算法,由此组成的光伏发电系统提高了DC module电路的升压效率,且可以实现每块光伏电池板的最大功率点跟踪,解决了不同光照（阴影）、不同规格以及不同朝向等因...     

改进均值漂移算法的焊缝特征点识别分析

对于线结构光视觉传感的焊缝跟踪系统,快速、精准地识别和提取焊缝特征点是关键.根据结构光条纹线在焊缝处的变形导致的条纹不连续现象,对不锈钢平板对接焊缝和搭接焊缝进行了跟踪试验,提出以改进的均值漂移算法提取焊缝特征点的算法.与传统算法不同,所提算法免去了提取条纹中心线与拟合条纹线过程,直接通过漂移识别焊缝特征点;通过限制漂移算法的搜索方向,防止搜索"回漂"现象;引入漂移加速因子,提高算法执行效率.试验结果表明,利用改进均值漂移算法能够有效地识别焊缝特征点,显著地提高焊缝跟踪的准确度和实时性能.     

桥梁断面气动导数识别的修正最小二乘法

分析了总体最小二乘方法在桥梁断面气动导数识别中存在的问题,提出了气动导数识别的修理最小二乘方法,为防止由噪声信号所造成的非线性参数迭代求解时出现的发散现象,提出应用进度因子的措施,通过对是试验数据模态参数识别的验证,表明该方法比总体最小二乘方法具有更好的可靠性和强健性,收敛速度更快应用该方法可以识别出颤振甚至颤振后的桥梁断面气动导数,且识别精度有所提高。     

三维空间下的射频识别标签防冲突算法

结合射频识别（RFID）系统的工作特点,在给出适用于该系统的面阵多波束实现方法基础上,提出了一种防冲突算法该算法采用平面阵列天线,通过数字多波束形成算法控制加权系数,将三维空间划分为多个波束方向,并同已有基于时分多址（TDMA）算法相结合,实现对在阅读器的识别范围内大量密集分布的标签进行快速准确识别的目的．此外,在实现多标签识别的同时,该算法还引入二次波束形成策略,以解决波束之间的重叠碰撞问题．实验表明,本算法可将识别效率提高65％以上     

基于特征系统实现算法的天线类产品在轨模态辨识方法研究

采用系统实现算法(ERA)对航天器大型薄壁结构进行基于响应的时域模态参数辨识。阐述了该算法的基本原理和具体实现过程。仿真和试验结果表明,ERA辨识算法可靠,精度能够达到设计要求。