桥梁阵风风速系数研究

通过用短暂时距内的平均预期最大值代替瞬时预期最大值的方法来得到风速峰值和阵风风速系数，并讨论了地表粗糙度、基本风速、桥面高度和时距对阵风风速系数的影响程度，最后给出了阵风风速系数的数值．桥梁阵风风速系数研究@陈艾荣@黄鹏@项海帆     

极端运行阵风下风力机的气动特性

基于CFD方法,通过对比均匀来流和极端运行阵风条件下1.5 MW水平轴风力机的非定常气动特性,研究了极端运行阵风对风力机气动性能的影响规律.结果表明:极端运行阵风对风力机的气动特性影响较大,转矩与法向力、切向力系数的最大值较风速最大值的出现有所提前,较高风速下叶片失速造成风力机的转矩和气动力系数随风速的增大而减小.从紊流向层流的恢复阶段,流动的不稳定性使法向力、切向力系数在减小的过程出现振荡.     

运动雷暴冲击风下输电线风载计算参数

基于雷暴冲击风场风速剖面的经验函数,结合矢量合成法和谐波叠加法,构建了风场参数可变的瞬时运动雷暴冲击风场的计算方法.运动雷暴冲击风为短时强风,采用10 min平均风速无法准确地反映风场的时变特征,因而提出了平均时距较短的3 s阵风风速来表达冲击风场的设计风速.从输电线风载计算参数的实际表征意义出发,对10 m高度的3 s阵风风速、风压高度变化系数、风压不均匀系数、风荷载调整系数与冲击风风场参数的对应关系开展了全面的研究.结果表明,冲击风射流直径对风高系数的影响较大,风压不均匀系数和风荷载调整系数则主要受线路所在高度的湍流度支配,其中前者还与线路的档距有关.在此基础上,采用最小二乘法对风高系数和风压不均匀系数的经验公式进行拟合,给出风荷载调整系数的推荐取值,得到了基于3 s阵风风速的输电导线风荷载的完整表达式,并与中、美规范中常规边界层风场和冲击风场下的输电线风荷载进行对比,结果显示,近地面范围内,前者的计算值要高于后者.     

青草背长江大桥桥位风速脉动特性实测分析

为研究山区风场近地层风速的脉动特性,利用安装在青草背长江大桥上的高频风速仪对桥址处风场进行为期8个月的全程监控.根据实测风速序列分析了在桥址处平均风速、风向、湍流强度、阵风因子和功率谱的统计特征,并针对山区风阵风因子随湍流强度变化关系以及不同计算时距条件下阵风因子的换算关系进行了探讨.研究结果表明:受局部热力环流的影响,桥址风场具有明显周期性变化特征;高风速下顺风向湍流强度及竖向风速相对湍流强度大于桥梁抗风设计规范建议值,而横风向相对脉动强度则比桥梁抗风规范值小;阵风因子随阵风计算时距的变换规律可以用对数高斯函数加以描述;山区复杂地形、地貌导致风速中湍流成分发育更为充分,湍流高频能量相对较大,脉动风速谱在高频段比规范推荐风谱大,低频段比规范推荐谱小.     

利用静态小波变换的非定常阵风分析与模拟

在塔克拉玛干沙漠风沙环境中进行野外风场定位观测,得到了具有典型非定常特征的输沙阵风.引入静态小波变换分析了阵风小波系数的非高斯分布特征和时间演化规律,针对其时频特征,推导出各尺度小波系数与目标风速谱的能量关系,采用反映湍流间歇性的Log-Poisson级串模型辅助生成小波系数,建立了基于静态小波逆变换的非定常阵风人工生成方法,并可通过调节低频段系数生成任意非定常波动规律.结果表明:自然阵风与Karman风速谱吻合良好,在惯性子区符合湍流-5/3定律,且具有明显的间歇性和局部自相似性;基于静态小波逆变换法实例模拟人工风速序列,具有与自然阵风类似的湍流统计特征,证实了该方法的有效性.     

上海环球金融中心大楼顶部良态风风速实测

对结构高度为492 m的上海环球金融中心大楼顶部实测到的良态强风时段下的平均风速和脉动风速数据进行了分析,得到了3 s、10 min以及1 h时距下的平均风速值,并对其进行线性拟合.结果表明,10 min平均风速与3 s平均最大(瞬时最大)风速的比值约为0.876 8.根据实测数据,还分析了湍流度和阵风因子,结果表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,此外,对比了部分时段内的实测脉动风速功率谱密度与VonKarman谱,两者较为吻合.     

中国沿海大风阵风系数特征分析

利用成山头气象站、南京气象站、厦门气象站、汕尾气象站、海口气象站共五个站点近30年风力资料,选取其中3774组大风数据探讨阵风系数的统计特征。经分析,五站点的阵风系数最小值都小于1.4,最大值都大于2.5,最小值、最大值及平均值基本沿中国沿海由北往南逐渐增加。除成山头站外,其余四站受热带气旋影响形成的大风的阵风系数均值略小于未受热带气旋影响形成的大风的阵风系数均值。     

上海陆家嘴地区高空台风“温比亚”风特性实测

基于上海环球金融中心顶部超声风速仪记录的台风"温比亚"风速样本数据,对平均风特性和湍流强度、阵风因子、峰值因子、湍流积分尺度和功率谱密度等脉动风风特性参数进行了详细分析.结果表明:1小时内在3 s、10 min和1 h 3个时距的平均风速变化趋势一致.湍流强度呈现出随平均风速增加先下降后稳定的趋势,纵向和横向湍流强度均值分别为0.135和0.132;阵风因子均随湍流度的增大而增大,两者呈现线性增加的趋势;湍流积分尺度随平均风速增加而没有明显的变化趋势;Von-Karman谱能够较好地拟合本次台风实测纵向和横向风速谱.     

琼州海峡跨海工程风速观测与设计风速计算

利用5a的多层梯度测风资料,对工程区3个测点与参照气象站风速的相关关系、风随高度变化的规律以及阵风系数等进行了分析研究.结果表明,工程区3个测点与参照气象站风速之间的关系均以线性方程拟合效果最佳.利用这些线性方程对工程区短期测风资料进行了延长,并采用极值Ⅰ型分布计算了10 m高处重现期10 min平均最大风速.然后,根据风随高度变化的规律和阵风系数,计算了桥面高度各重现期瞬时最大风速.     

台风“启德”登陆过程中近地风场特征

通过对台风过程的风速及风向、阵风因子、湍流度和风速谱等参数的分析,研究了台风“启德”登陆时的近地风场特性.结果表明：台风“启德”的最大瞬时风速达到20 m/s,10 min最大平均风速为16m/s,台风登陆前,风速及风向脉动变化很大;台风登陆后,湍流度及阵风因子明显减小;风速变大,湍流度和阵风因子有减小的趋势.     

架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以某架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明：随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;本文提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。     

Study on wind characteristics of typhoon muifa on the sutong bridge

As a cable-stayed bridge with the longest main span, the Sutong Bridge faces the threat of typhoons every year. Based on field measured data measured at the top of the tower and at the mid-span by anemometers, Typhoon Muifa is analyzed in detail to obtain the wind characteristics, including the mean wind speed and direction, turbulence intensity and gust factor, power spectral density and integral scale of turbulence, etc. The correlated mean wind speeds at the two heights show the reliability of recorded wind data as well as the variation of wind speed with height. Turbulence intensities and gust factors fluctuate in a similar way. The values of integral scales are sensitive in different case. The measured power spectra are particularly compared with Kaimal spectrum, Teunissen spectrum, Harris spectrum, and Davenport spectrum. The results show that the measured spectra cannot fit the code-suggested spectra very well, which exhibits the demand of more accurate spectra. Conclusions obtained in this article can provide references for wind resistance design of super-long-span cable-stayed bridges.     

某型运输机发生严重颠簸时的阵风响应分析

介绍了某型运输机在飞行中遭遇阵风,引起飞机发生严重颠簸的情况.分析了颠簸时自动驾驶仪参数、发动机参数和飞机纵向参数变化.结果显示,高度、指示空速、迎角、俯仰角、法向过载等飞参在飞机遭遇阵风时的响应迟滞不同.同时计算得到飞机的相对升力(与颠簸前飞机稳定平飞时升力的比值)和垂直风速,其极值分别为0.25m/s和-11.58...     

Measurement study on wind characteristics of Typhoon Kalmaegi on the sutong bridge

The Sutong Bridge, a cable-stayed located in the southeast coastal area of China, is vulnerable to the Pacific typhoons. From the data measured by two 3D ultrasonic anemometers at the height of 76 m and 306 m, the wind characteristics (including 10-minute mean wind speed and direction, turbulence intensity and gust factor, power spectral density and integral scale of turbulence) of Typhoon Kalmaegi are analyzed The comparison of 10-minute mean wind velocity from the two anemometers validates the reliability...     

广州西塔台风特性及风致结构振动现场实测研究

广州西塔楼高432 m共103层,属目前华南地区第一高楼,在台风“鲇鱼”的影响下,对其台风特性及风致结构振动进行了现场同步实测,获得了其风场特性、结构动力特性以及风致结构振动响应等相关结果.结果验证了湍流强度随平均风速增大而减小、阵风因子随湍流强度增大而增大等规律,且实测的顺风向与侧风向脉动风速谱均符合Von Karm...     

城市地区近地强风特性实测研究

对北京气象塔47 m高度处超声风速仪测得的强风样本进行了分析.结果表明:近地强风的湍流度和阵风因子较大,顺风向湍流度实测值大都在0.3以上,3个方向的湍流度有随着风速增大而减小的趋势.实测湍流积分尺度之比与Solari和Piccardo总结的经验公式有一定差别,顺风向湍流积分尺度与日本结构工程规范给定的结果相符.实测得到湍流功率谱密度与冯·卡门经验谱基本吻合,说明冯·卡门谱能够较好地描述北京城市地区近地强风的脉动风速谱特性.     

模糊信息粒化和GWO-SVM算法结合的短期风速范围预测

为了实现对风速范围区间的准确预测,提出一种基于模糊信息粒化和灰狼优化-支持向量机(GWO-SVM)算法的风速预测模型.该模型首先利用模糊信息粒子,从一段连续时间的风速值提取出最大值、最小值及大致的平均水平值;然后,采用时间序列风速输入模型,构建输入支持向量机模型的标签向量与特征矩阵;最后,通过灰狼算法进行支持向量机预测模型的参数寻优,实现对风速范围区间的准确预测.在实例验证阶段,将风速历史数据进行模糊粒化,采取4种不同的参数寻优方式对支持向量机预测模型进行参数寻优.结果表明:GWO-SVM算法可以有效地提高风速范围预测的精确度.     

基于Labview的虚拟风场算法的研究

在风力发电模拟系统中,风场模拟是一个关键环节,虽然通常认为风场符合Weibull分布,但它并不能很好的反映实际风场;后来提出了四参数混合模型,该模型弥补了Weibull分布的缺点,但其参数的估计计算相当繁琐;针对实验室模拟风场,该文提出了一种计算简便的风速数学模型,该模型将自然风速分为基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速4部分组成,而每个部分计算较为简便,并通过LabVIEW语言实现了对风场的模拟,模拟结果较为理想。