基于SHMS的润扬悬索桥桥址区强风特性

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,润扬悬索桥结构健康监测系统(SHMS)在大桥南塔塔顶和主跨跨中分别安装了风速风向仪.台风"麦莎"突袭江苏时,风速仪记录了经过桥址区的强风样本.经过对实测风速数据的分析,得到了平均风速和风向、风速沿高度变化规律、紊流强度、紊流功率谱密度函数等强风特性.分析结果表明,桥址区实测"麦莎"台风风速沿高度变化规律与规范吻合良好,紊流强度较高;但水平紊流功率谱密度函数与Kaimal谱不太吻合,低频段偏低,高频段偏高.     

捕风系统通风性能的数值模拟

捕风装置作为一种新兴的自然通风技术,在气候温和地区,比如英国的建筑中,得到了普遍应用.基于广泛使用的计算流体动力学(CFD)商用软件Fluent,对一种常见的方形截面捕风系统的通风性能进行了研究.建立了0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4 m/s、5 m/s、6 m/s风速和0°至45°范围内4个风向角条件下500 mm边长的方形捕风系统模型.CFD模型计算结果与实验结果在低风速下吻合良好,认为在高风速下有相对较大的误差是由于空气进口的均匀性变差引起的.通过模拟图像能够观察到捕风装置风道内部详细的气流运动,这样就很容易确定使用实验手段难以辨别的4个风道的送排风作用,从而可以利用数值模拟手段给出改进的计算结果.对捕风装置的性能与外界风速和风向的关系也做了讨论.与风道测试相比,CFD软件容易方便地得到结果,为设备的改进发展提供全面的设计参考.     

蒙西地区不同边界层参数化方案的近地层风场预报效果评估

利用中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,通过改变边界层参数化方案对蒙西地区进行了7组回报试验,并基于70个国家级地面站和18座风塔观测对试验结果进行多方面检验。结果表明:模式的预报可以抓住实际风速风向的演变和位相变化。各边界层参数化方案的10 m和70 m风向较观测有轻微顺偏;各方案对有效风速(3~15 m/s)的预报效果最好,对满发风速(15~25 m/s)的效果次之,对无效风速(0~3 m/s)的预报效果最差;各方案都能模拟出风速风向的日变化特征,表现为白天风速随时间增大和风向的顺转,傍晚到夜间风速的减小和风向的逆转;各方案对10 m风场的预报差异较70 m的更为明显,且模拟的风速偏大,YSU方案对10 m风速的预报效果最好,ACM2对70 m风速预报效果最好;TEMF、YSU以及ACM2方案对风切变指数的预报较好;大气层结的稳定性对低层风场的模拟有比较重要的影响。     

基于CFD的玻璃温室环境数值模拟及优化分析

为进一步研究和优化玻璃温室内部气流场及温度场的分布,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对东北地区玻璃温室内部气流场进行三维建模数值分析,分析得出内部速度场、温度场的分布模式,并针对温室内部气流分布情况提出3种结构优化策略。模拟结果表明:监测点处的气流速度及温度的平均相对误差分别为5.54%、4%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。3种优化方案结果均优于初始方案,其中通过分析得出方案三将暖风扇置于离地0.7 m处的为最佳方案,植物区域处于最适风速的部分增加了50%,气流均匀性最好且平均温度为23.49℃,有效改善了温室内环境并使其更加适宜植物的培养。     

一种基于光点位置敏感器件的风速风向测试系统设计

以二维位置敏感检测器(PSD)为核心器件设计了二维风速风向测试系统,系统采用激光作为光源,光源射在PSD上的位置反映了环境风速和风向的大小.简要介绍了PSD的原理和特点,分析了测试系统的工作原理,利用矢量计算给出了风速和风向的计算方法.制作了测试系统,并对PSD位置定位和风速风向的关系进行了测试.该系统的风速测量范围在0～30 m/s,未经放大处理时,分辨率可达0.15 mV/(m·s-1),风向测试的平均误差小于7°.该传感系统结构简单,测试方便,受环境温度影响小.选择合适的风敏竿,可以进一步增加测试灵敏度和拓宽测量量程.     

基于空气动力学的沙袋沙障气流场模拟

以空气动力学为理论基础,借助流体力学软件Fluent,对不同规格沙袋沙障近地表气流、风速廓线和防风效能等进行了模拟分析.结果表明:各监测断面风速廓线在距地表高度h≤0.5m时,变化差异较小;在h=0.5～2.0m高度范围内,风速呈递减趋势.近地表气流出现3个明显分区:加速上升区,低速下沉区和低速回流区,分别位于沙障防护工程的前上方、防护区上方和障格内.在低速回流区形成两个水平轴涡流,涡流中心流速最小.h=0.5m处成为沙袋沙障的风速分界点,h=0～0.5m时,沙障高度是风速主要影响因素;h=0.5～2.0m时,沙障规格是风速主要影响因素,2m×2m规格沙障效益显著.     

基于长期监测数据的某悬索桥桥位近处风场特性分析

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对该桥桥面及桥塔处的风速进行长期监测,采用统计方法及频谱分析对桥位处风速随高度变化、湍流强度、阵风因子以及脉动风的功率谱密度等进行分析.研究结果表明:无量纲幂指数在低风速时较不稳定,随风速增大而减小并趋于平稳,高风速下其统计均值为0.161,大于规范建议值;湍流强度亦随风速增大而减小并趋于平稳,可采用指数函数加以拟合,桥面高度处强风的顺风向、横风向及竖向湍流强度均值分别为0.180 6,0.156 4及0.078 7,亦大于规范建议值;阵风因子与湍流强度之间近似呈线性关系;强风的水平及竖向风谱与规范谱吻合较好,但实测谱值在低频段偏低.     

深凹露天矿采场内流场分布规律的试验与数值模拟

运用现场测试和数值模拟相结合的方法,对深凹露天矿采场内的流场分布规律进行研究.以首钢水厂铁矿为试验矿山,在5个现场试验点观测不同垂直高度的风向、风速.现场测试结果表明,当风速为1~2m/s时,西南和东北方向的来流风进入采场内均形成复环流结构;当风速达到47m/s及更大时,5个测点风向与来流风向相同,未观测到采场内形成复环流结构.同时基于Gambit技术建立矿体的几何模型,应用流体力学Fluent软件对该深凹露天矿在不同风速条件下的流场分布进行数值模拟.模拟结果表明,随着风速的增加,矿区内复环流中心的位置逐渐升高,范围宽度和中心厚度也逐渐增大.数值模拟结果与现场测试结果相似.     

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.     

基于国家站和平原风电场的风能参数变化分析——以河南省商丘市为例

为了科学准确的应用风能资源,以河南省商丘市为例,基于商丘市8个国家气象站1961—2021年气象资料和民权风电场2018—2020年10～150 m的8个高度层实测数据等资料,利用气候趋势分析、相关分析和风能资源评估等方法,研究商丘市近61年气象要素变化特征以及风能参数变化分析.结果表明：商丘市年平均风速2.4 m/s,季平均风速春季>冬季>夏季>秋季,月平均风速4月最大,9月最小,各站点年平均风速差异不大.商丘市年最多风向以北风和南东南风最多,春季和夏季以南东南风最多,秋季和冬季以北风和东北东风最多,四季均以西风最少,3—7月偏南风最多,8月到翌年2月偏北风最多.平均风速与各气象要素之间呈显著的相关性,民权站与风电场周边4个区域站的平均风速存在显著的正相关关系.民权风电场10～150 m高度平均风速范围1.59～5.51 m/s,平均风功率密度范围9.01～209.96 W/m²,各高度主风向及次风向基本一致,主导风向分布集中.     

轻钢屋面自攻钉节点在台风作用下时变可靠度研究

为建立台风作用下自攻钉节点灾后性能评估办法,首先基于风洞试验的屋面时程风压系数数据,结合模拟台风的风速和风向信息,利用雨流分析法计算台风过境期间的屋面风压系数矩阵,进而用于不同风速下的节点抗力退化模型计算.其次,结合台风荷载模型,采用蒙特卡罗模拟方法,获得沿海城市自攻钉节点的时变可靠度指标,从而实现基于概率的自攻钉节点抗风性能评估.此外,根据模拟台风方法给出模拟台风的风速及风向的解析解,同时得到了台风致自攻钉节点抗力退化数学模型.通过算例分析得出考虑自攻钉节点的台风致抗力退化会使其可靠度显著下降.在对轻钢屋面自攻钉节点进行可靠度评估时,按照我国规范中的目标可靠指标较为保守.     

风场对江淮地区颗粒物的影响分析

文章根据江淮地区气象资料和污染物质量浓度资料,分析风向、风速等气象要素对颗粒物质量浓度的影响。研究发现,江淮地区受PM_(2.5)污染程度高于PM_(10)。春季各风向所占比例较均匀,风速适中,较好的扩散条件使得空气优良比例居多;夏季主导风向转为东风至南风,携带较清洁西太平洋暖湿气流,使得空气优良比例较多;秋、冬季西北、北、东北风向所占比例较高,不良扩散条件和气流输送使得空气污染比例增高,占比达到55.6%。颗粒物对风速敏感程度分析研究表明,春、夏、冬季敏感风速较大,秋季较小;春、夏、冬季皖北与沿江城市的颗粒物对风速敏感程度较小,敏感风速为5.0～5.7 m/s,需要较大风速才具有强扩散和稀释能力;江淮之间及皖南对风速敏感程度较大,敏感风速为2.2～3.0 m/s,具有相对较好扩散和稀释能力。对一次典型污染过程的研究发现,风对空气污染过程起到促进作用,风速为2.0～4.0 m/s的偏北风将北方颗粒物运输至江淮地区,且主要为高空传输。     

南京高塔梯度观测装置

本文介绍了拟置于南京八卦洲地区164米高塔上进行微气象观测用的梯度观测装置。该装置可以全天候连续观测,并由观测程序自动控制系统实现七个高度上的瞬时风向、瞬时风速、平均风速和地面气温与各层温差的自动遥测。     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

包兰铁路沙坡头段防护体系近地面流场特征

基于地形和流场实测，研究了包兰铁路沙坡头段铁路防护体系近地面流场沿NNW-SSE方向的变化．结果表明，由于地形变化以及人工植被和草方格的存在，防护带内等风速线沿风向呈逐渐变疏和抬高的趋势，各高度的风速总体上呈递减趋势，风速放大率为负；沙丘迎风坡风速放大率为正，流动沙丘迎风坡风速放大率高于固定沙丘迎风坡．沙丘背风坡2．5m高度内风速放大率总体为负．防护带内的固定沙丘背风坡气流通体减速，各高度的风速放大率全部为负，平均为一1．48％／m．防护带内地表空气动力学特征发生变化，其中沙丘迎风坡地表风速廓线接近于对数率；人工植被带地表空气动力学粗糙度显著高于流沙区．     

西昌2014年大气边界层风场特征分析

利用西昌探空站2014年高空风资料,对大气边界层内距地300、600及900 m的风向频率、平均风速按月、季度进行统计计算,以此分析西昌地区大气边界层风场特征。结果表明:西昌地区大气边界层内风随季节变化较大。对于风向:夏季,各高度上通常以SSW和N为主导并有多个次多风向;冬、春、秋季,300 m高度上主要是偏南风,600、900 m高度上风向主要集中在SSW方向上;风速最大出现在春季,最小在夏季。     

军用飞机近场噪声特性的测试与仿真

为满足军用飞机近场噪声的控制和防护需求,对飞机噪声的传播和分布特性进行研究. 建立了某型军用飞机的ANSYS边界元模型,用声学有限元-边界元仿真软件SYSNOISE进行了噪声仿真,获得了飞机噪声在地面附近的辐射结果. 设计了一种可用于机场无人监测的专用无线噪声测试系统. 试验结果表明,该系统可以有效获得飞机的噪声数据,测试结果与仿真结果比较吻合.     

锤爪式捡拾粉碎装置的设计与试验

针对传统捡拾装置作业时漏拾率高、捆包含土量大、秸秆捆包里秸秆尺寸大等问题,设计了一种集捡拾、粉碎、滤土于一体的锤爪式捡拾粉碎装置.通过理论分析对装置的相关参数进行了设计,得到了影响其作业效果的主要因素及取值范围.通过Ansys-Workbench对装置进行了模态分析,确定了装置作业的稳定性.以捡拾辊转速、喂入口离地高度、作业速度为试验因素,以捡拾损失率、粉碎长度合格率为试验指标,进行正交试验L_9(3~4),考察试验因素对捡拾粉碎装置工作性能的影响.以最优水平组合进行了验证试验.结果表明:各因素对指标影响的主次顺序为捡拾辊转速、离地高度、作业速度;最优水平组合为捡拾辊转速2 200 r·min~(-1)、离地高度为175 mm、作业速度为4 km·h~(-1);捡拾损失率为0.34%,粉碎长度合格率为98.10%.     

蒙特卡洛法合成的风扇能效测试不确定度评定

由于传统的测量不确定度表示指南方法(GUM)对风扇能效测试进行评定,无法判断各测量点的平均风速是否相关.通过对各不确定度来源进行分析,基于计算机模拟抽样的技术优势,给出了风扇能效测试的蒙特卡洛不确定度评定结果,验证了GUM方法评定风扇能效测试系统不确定度的风速相关性.试验结果表明:各测量点的平均风速不具有相关性,蒙特卡洛方法(MCM)得到的总风量的不确定度为0.1053 m3/(W·min),与假设风速不相关时GUM方法评定的总风量的不确定度0.13 m3/(W·min)接近,表明应用GUM方法评定具有局限性.     

舰船绕流流场的数值模拟

开展舰船绕流流场研究对认识舰载直升机起降过程中面临的气流环境具有重要意义。采用CFD方法对舰船航行过程中0°风向角10 m/s和20 m/s来流风速情况下舰船周围流场进行了数值模拟。结果表明：舰船上层建筑导致后端气流有明显紊乱但对着舰甲板的气流干扰程度较小;不同来流风速情况下流动变化规律大致相同;受机库影响,形成的下冲气流及其冲击到甲板在机库附近形成的低速回流区是舰载直升机进行起降任务所面临的主要问题。研究结果对舰船设计及舰载直升机安全快速起降具有参考价值。