基于径向基函数的冷却塔风场重构

采用径向基函数法根据风洞试验结果对冷却塔的塔筒外表面进行风场重构,比较了重构前后喉部高度处迎风点和背风点的时程风压系数的相对误差,得出当体型常数C=0.5 C_max时（C_max为C值的最大取值）,在整个采样时间内绝大多数时程风压系数的相对误差在5%以内;将若干子午线上和环线上的重构结果与刚性模型测压风洞试验结果进行对比,证明了重构前后风压系数分布一致;分析了径向基函数中3种不同的C值对重构风场的影响,得出在这3种C值重构的结果中,取C=0.5 C_max时重构的效果最好;最后比较了两种不同点集密度重构风场的风场特性,得出加密前后风场特性不变的结果,为优化后续的结构瞬态动力响应分析提供了依据。该文研究表明,基于径向基函数法进行冷却塔风场重构是一种简单、有效的方法。     

基于润扬大桥南塔顶长期监测数据风场特性分析

通过对润扬大桥健康监测系统获取的长期实测风场数据进行分析,获得了南塔塔顶300d 的平均风速、风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风功率谱等风场特性参数的分布规律以及参数之间相关性的推荐公式。并与跨中风速仪测试数据进行对比分析,得到了平均风速随高度的变化规律以及两点间风场的空间相关性。长期实测结果统计分析表明,润扬大桥悬索桥南塔塔顶的平均风速较小、风向稳定;风场的湍流度比跨中更强,并高出规范建议值近7倍;湍流积分尺度接近正态分布,并与湍流度、平均风速存在一定的相关性;纵向、横向功率谱均与Kaimal 谱相差较大,功率谱密度函数参数与平均风速存在直接相关性;塔顶风场与跨中风场相关性较弱。     

基于数据驱动的NOx稳定性评价

燃煤机组烟气NO_x浓度的稳定性影响脱硝系统的运行性能。通过构建稳定性评估模型,实现对NO_x浓度大数据分布的量化评价。构建了K均值聚类与3σ准则相结合的原始大数据清洗方法,通过滑动窗格法划分不同工况数据。基于最小二乘回归,建立了NO_x浓度基准值模型。基于偏离程度,构建了偏离度函数和稳定系数函数,归一化处理后得到稳定性评分函数,从而实现全负荷NO_x稳定性定量评价。利用该模型对某660 MW燃煤机组NO_x数据进行评估,结果表明：NO_x浓度分布整体集中度高,与负荷率呈正相关,变负荷工况稳定性得分比稳定工况低2.35%左右;将负荷率从50%提升至100%,稳定性得分提升了21.28%,说明所构建的模型能有效评价NO_x分布的稳定性,为机组对标评价提供了依据。     

基于2013年马甸桥北气象塔实测数据的北京城区地貌风速谱分析

基于实测的风场特性研究是结构抗风中的基础性工作之一。脉动风速谱作为风场特性的主要参数之一,描述了风的能量在频率上的分布情况。Van der Hoven最先测得的包括宏观气象尺度峰值和微观气象尺度峰值的风速谱在风工程领域具有奠基性贡献。由于早期采集设备精确性不高、计算分析水平不足,以及近年来城市化进程加快,城市地貌下全频率范围的风速谱有待进一步考查。该文采用2013年北京气象塔47 m、80 m和140 m高度处超声风速仪测得的风速数据,计算分析了反映宏观和微观气象尺度变化的全频率风速谱,并和Van der Hoven风速谱以及其他学者的实测谱进行了对比。结果表明:反映宏观气象尺度变化的低频风速谱除了在周期约为4天处存在峰值外,在周期约为1天（24小时）处的峰值非常明显,而在12小时周期处的峰值相对微弱;与宏观气象尺度峰值相比,高频微观气象尺度峰值较为微弱,且随高度增加,宏观气象尺度峰值逐渐增加,而微观气象尺度峰值相差不多。考虑到结构抗风设计时关注的是强风条件下的高频段风速谱,该文挑选平均风速大于8 m/s的风速样本,对其微观气象尺度风速谱进行了讨论,并和经典风速谱进行了对比,发现不同高度处的实测高频风速谱曲线相互吻合,且实测谱与Kaimal谱接近。     

平衡大气边界层自保持问题的研究

在计算风工程(CWE)中,实现大气边界层(ABL)来流边界条件的自保持是基本前提条件,然而在很多已发表的文献中这一基本要求被忽视或未得到满足。该文首先回顾了已有研究者对该问题的研究进展,基于SST k-ω湍流模型和平衡湍流假设,推导了适用于一般风工程计算的入口来流边界条件表达式,并结合作者的工作经验给出了适用于地形尺度风场计算的湍流模型常数建议值。随后通过三维平坦场地数值模拟检验所生成风剖面的自保持特性,效果理想。最后对实际山地地形风场进行建模计算,所得结果与现场实测数据基本吻合。     

铜钛双金属复合管绕弯成形回弹的尺寸效应研究

为了精准地预测铜钛双金属复合管绕弯成形的回弹情况,本文基于ABAQUS/Explicit平台建立了铜钛双金属复合管绕弯-回弹有限元模型,并通过实验验证了模型的可靠性。本文首次采用两个全新的无量纲尺寸参数,研究回弹的尺寸效应特性,即在弯曲角度θ增大的条件下,回弹角Δθ随中空程度系数λ和弯曲曲率w的变化规律,提出了一种适用于多种管材、多尺寸研究的数学模型。将有限元的模拟结果与数学模型的计算结果综合分析得到:1)λ不同的复合管,Δθ均随着θ的增大而近似呈线性增大;当θ＞45°时,回弹角增速VΔθ随λ的增大先减小后略有增大;λ=0.565的复合管产生的回弹角最小。2) w不同的复合管,Δθ均随θ的增大而线性增大;当θ＞45°时,回弹角增速VΔθ随w的增大呈递减趋势;当w≤0.60,VΔθ值稳定在0.038,故对于λ/w接近于1的复合管,在实际生产中可以使用相同的回弹补偿模型,以提高生产效率。     

基于北京市区实测数据的雷暴风风场时空统计特性研究

雷暴风引发的结构破坏、财产损失和人员伤害屡有发生,其风场特性的认识和研究是结构抗雷暴风设计的基础。该文基于北京市区325 m高气象塔实测数据识别的70个雷暴风事件,采用经典雷暴风模型对其平均风及脉动风时空特性等进行了统计分析,研究结果表明：雷暴风频发于夏季,其峰值风速主要出现在北京时间的下午及傍晚时分且较易发生于西北方向;在峰值风速发生时段,平均风速剖面均值呈现轻微的鼻形特征;雷暴风湍流强度和阵风因子剖面与大尺度稳态强风特性存在较大差异,且雷暴风统计结果均大于大尺度稳态强风的对应值;北京市结构抗雷暴风设计中可考虑应用Von Karman谱计算雷暴风荷载。该研究结果可为雷暴风风场统一模型的建立和结构抗雷暴风设计提供参考。     

大气边界层大涡模拟入口湍流生成方法研究

生成满足大气边界层风场特性的入口湍流是开展结构风效应大涡模拟的关键问题之一。该文的主要目的是验证并探讨两类主要的大气边界层大涡模拟入口湍流生成方法的合理性与可行性。采用CDRFG(Consistent Discretizing Random Flow Generation)方法和被动模拟法生成大气边界层风场,从统计特性、流场结构和计算效率等方面进行对比分析,比较不同网格系统下的数值模拟结果,提出结构风效应大涡模拟的网格划分策略。结果表明:相比于CDRFG方法,被动模拟法生成的流场结构更加合理,但无法预先考虑脉动风场的空间相关性,且需要较高的计算成本和先验的流场信息。计算域的网格分辨率对于统计特性和流场结构的模拟精度具有重要影响,而目标区域的网格分辨率应依据控制工程结构风致响应的主要频带范围确定。     

基于CFD的盲三通流动与换热影响因素分析

该文研究盲三通的流动与传热特性,利用Solidworks建立盲三通三维物理模型,运用CFD软件对盲三通流动与换热进行数值计算,探讨雷诺数、夹角、盲端长度以及支管直径对盲三通流动与换热的影响,并结合正交试验分析各影响因素的显著性强弱。努塞尔数Nu、压降Δp随着雷诺数Re、夹角θ的增大而增大,随着盲端长度L₃、支管直径d的增大而减小;阻力系数f随着雷诺数Re、盲端长度L₃、支管直径d的增大而减小,随着夹角θ的增大而增大。支管近右壁处流体流速增大,入口主管段区域温度梯度分布不明显;利用多元非线性拟合给出盲三通流动与换热准则关联式;各因素对阻力系数f的显著性强弱为：支管管径D>夹角B>雷诺数A>盲端长度C;对努塞尔数Nu和压降Δp的显著性强弱为：雷诺数A>支管管径D>夹角B>盲端长度C。盲三通压降的最优组合为A₁B₅C₅D₅,阻力系数最优组合为A₃B₁C₃D     

MIMO线性系统输入输出信号统计特征的双谱评定方法

基于高阶统计量具备处理随机信号的特性,提出了一种利用三阶谱(双谱)评定MIMO线性系统时域输入输出信号统计特征的新方法。通过建立线性系统双谱数学模型,根据系统响应、所测得的频响函数以及离散信号的双谱数值估计算法,经逆运算获得系统的双谱驱动信号,随后利用高阶谱对高斯随机信号的盲性判定其输入信号的高斯性。将上述方法与采用传统相位随机化法(对功率谱添加随机相位)所获得的驱动信号分别应用于一悬臂梁模拟控制系统中,通过对输入信号的分析及控制结果的比较,发现基于双谱所生成的时域随机驱动信号呈现出较强的非高斯性且收敛速度更快。对于输出信号统计特征的评定,提出从输入信号与系统频带接近的程度入手,再次利用高阶统计量对高斯随机信号的盲性进行定性判定,对于无法判别满足何种非高斯统计分布特征的,不管是对于输入信号还是输出信号,一律采用绘制信号的概率分布特征曲线进行定量评定。     

双曲冷却塔表面三维绕流特性及风压相关性研究

为探究双曲冷却塔表面的三维绕流特性以及空间相关性,以某大型冷却塔为例进行刚体模型同步测压风洞试验,对表面平均和脉动风压分布以及环向和子午向的相关性进行了分析。研究发现,冷却塔的长细比较小,上下端均存在明显的三维绕流特性,并以塔筒上端尤为显著;端部效应主要表现在侧风区平均风压幅值下降、脉动风压激增、平均和脉动风压幅值最大点的后移以及风压环向相关性减弱。风压的环向相关性可以分为两个区域:“相关区域”(0°≤|θ|≤100°)和“非相关区域”(100°≤|θ|≤180°),其子午向相关性可以分为三个区域:“强相关区”(0°≤|θ|≤100°)、“弱相关区”(100°≤|θ|≤150°)以及“中等相关区”(150°≤|θ|≤180°);这使得冷却塔表面风压的双向(空间)相关性只存在于0°≤|θ|≤100°范围内。另外,在迎风点和侧风点,平均风压和脉动风压基本同时达到幅值的峰值,并且在环向和子午向存在极高的相关性,这都将显著增加风压分布的环向不均匀性以及风致结构响应。     

板状结构中基于Lamb波单模态的缺陷成像试验研究

Lamb波技术非常适于板类结构的各种缺陷检测。为了得到模态较为单一的Lamb波,使得接收信号更具有解释性,缺陷更容易识别,该文中在板上下表面的相同位置分别布置压电传感器阵列,采用同一位置上下表面的双压电片同相或反相激励,激励出单一S₀或A₀模态。运用这种单模态的Lamb波激励方式对板中缺陷进行检测,结合椭圆成像算法与数据融合方法对压电传感器阵列接收到的多组信号进行缺陷成像。该方法有效的实现了板中缺陷的二维成像定位,检测出人工缺陷,并提高了缺陷的可识别能力和定位精度。     

大跨越输电塔线体系随机脉动风场模拟研究

为在时域内分析大跨越输电塔-线体系风振响应,根据结构体型特征和脉动风场的功率谱特性,考虑输电塔-线分布、平均风剖面变化、功率谱能量与相干性等影响因素,提出了简化作用于输电塔线体系的多变量三维脉动风场(n-V-3D)为多变量一维脉动风场(n-V-1D)分析方法。结合输电塔线体系有限元法风振响应分析的特点,应用谐波叠加法和谱分解的适当修正,建立了脉动风速时程数值模拟方法。实例模拟表明,数据符合统计检验,模拟功率谱与目标谱吻合,从而验证了模拟方法的有效性和模拟脉动风速时程适用性。     

ON THE ABSORPTION SPECTRUM OF C60 IN THE VISIBLE SPECTRAL REGION

A complete (720-380 nm), strong visible absorption spectrum (OD₅₉₈=1.6) for C₆₀ in a decalin/methylcyclohexane inert matrix at 77 K is reported for the first time. The structure of this spectrum allows one to construct an acceptable approximation to the gas-phase spectrum for this substance at a low temperature. The 0-0 component of the S₀→S₁ transition in the gas phase at a low temperature was estimated to be at about 635 nm.     

紫外吸收光谱法在线测量SO3的实验研究

基于紫外吸收光谱法对SO₃的在线测量进行了实验研究,搭建了SO3气体发生系统。为提高检测精度,探究了去除测量过程中的各种干扰因素。SO₃与SO₂的特征吸收波段重叠严重,通过合理选择特征吸收波段和光谱反演策略最大程度地去除SO₂对SO₃测量的影响。研究中采用标准曲线法结合单波长法、双波长法和积分光谱法建立了标准曲线。结果表明:积分光谱法的测量误差最小,可优先应用于SO3排放的在线光谱计量分析。     

利用小波逆变换模拟随机风场的脉动风

首先对洞庭湖大桥处的自然脉动风进行了小波分析，从分析结果可以看出．自然脉动风具有一定的间歇性和局部相似性。传统的谐波合成法（WAWS）和线性滤波器方法（ARMA）虽然可以模拟随机风场的脉动风，但是它们无法模拟脉动风的局部相似性和间歇性。针对这一点，采用Meyer小波基，利用小波逆变换，模拟随机风场的脉动风。最后，根据目标谱，模拟了随机风场的脉动风，模拟的脉动风具有和自然脉动风类似的间歇性和局部相似性，同时模拟脉动风的风谱与目标风谱基本吻合，说明了论文方法的有效性。     

Greedy robust wind farm layout optimization with feasibility guarantee

This article proposes a method with light data requirements for generating robust wind farm layouts. Robustness in this work is quantified as the lowest energy conversion efficiency of the wind farm across all wind directions. A quadratic integer programming formulation for generating robustness-maximizing layouts is presented. Small instances of the proposed formulation can be solved to optimality using branch and bound. A modified greedy algorithm that guarantees solution feasibility with regards to inter-turbine safety distance is proposed to find solutions to larger problem instances. A series of experiments were conducted using real world wind data collected at two sites to demonstrate the trade-offs in power generation between robust layouts and power output maximizing layouts. The results show a loss of around 1.1% in hourly power generation in return for an increase in minimum power output of 1% to 45% across all directions for robust layouts generated in the experiments. The increase in robustness largely depends on the shape and orientation of the wind farm relative to the dominant wind direction, as well as the difference between the average wind speed at the site of the wind farm and rated wind speed of the turbines.     

群塔布置对冷却塔整体风荷载和风致响应的不同干扰效应

为探究冷却塔群塔布置对整体风荷载和风致响应的不同干扰机理,通过刚体模型单塔和群塔风洞试验和结构动力响应计算,以风压环向分布模式对阻力系数C_D和子午向拉力F_T的不同影响为基础,对两者的干扰机理分别进行了分析。群塔布置下,目标塔表面风压的干扰效应主要表现为:前塔的遮挡效应（Ⅰ）,主要使迎风区风压均值下降;侧边塔和侧后塔的吸力效应（Ⅱ）,主要使背风区吸力均值增加;前塔和侧前塔的尾流涡激效应（Ⅲ）,主要使迎风区和侧风区的脉动风压增加。这三种效应对C_D和F_T的影响并不相同:C_D主要受迎风区和背风区风压影响,所以效应Ⅰ和效应Ⅱ分别使C_D均值减小和增加,效应Ⅲ则使C_D根方差明显增加;F_T主要受迎风区和侧风区风压影响,所以效应Ⅰ和效应Ⅲ分别使F_T减小和增加,背风区风压的变化对F_T几乎没有影响。与单塔相比,各种群塔组合下F_T增加的主要原因是脉动风压的急剧增加。在工程常用塔间距范围内,干扰效应对风向的敏感性明显大于对塔间距的敏感性,群塔双排布置时的不利风向范围明显大于单排布置。渡桥电厂的群塔双排布置形式和事故当天风向恰使后排塔的风致响应有所增加。     

Generating Time-Series Data Using Generative Adversarial Networks for Mobility Demand Prediction

The increasing penetration rate of electric kickboard vehicles has been popularized and promoted primarily because of its clean and efficient features. Electric kickboards are gradually growing in popularity in tourist and education-centric localities. In the upcoming arrival of electric kickboard vehicles, deploying a customer rental service is essential. Due to its free-floating nature, the shared electric kickboard is a common and practical means of transportation. Relocation plans for shared electric kickboards are required to increase the quality of service, and forecasting demand for their use in a specific region is crucial. Predicting demand accurately with small data is troublesome. Extensive data is necessary for training machine learning algorithms for effective prediction. Data generation is a method for expanding the amount of data that will be further accessible for training. In this work, we proposed a model that takes time-series customers’ electric kickboard demand data as input, pre-processes it, and generates synthetic data according to the original data distribution using generative adversarial networks (GAN). The electric kickboard mobility demand prediction error was reduced when we combined synthetic data with the original data. We proposed Tabular-GAN-Modified-WGAN-GP for generating synthetic data for better prediction results. We modified The Wasserstein GAN-gradient penalty (GP) with the RMSprop optimizer and then employed Spectral Normalization (SN) to improve training stability and faster convergence. Finally, we applied a regression-based blending ensemble technique that can help us to improve performance of demand prediction. We used various evaluation criteria and visual representations to compare our proposed model’s performance. Synthetic data generated by our suggested GAN model is also evaluated. The TGAN-Modified-WGAN-GP model mitigates the overfitting and mode collapse problem, and it also converges faster than previous GAN models for synthetic data creation. The presented model’s performance is compared to existing ensemble and baseline models. The experimental findings imply that combining synthetic and actual data can significantly reduce prediction error rates in the mean absolute percentage error (MAPE) of 4.476 and increase prediction accuracy.     

双曲冷却塔结构特性新认识

通过动力特性分析和等效静风荷载作用下响应分析,并借鉴简单圆环结构和悬臂结构的结构特性,对双曲冷却塔结构特性进行了阐述。研究发现,作为圆截面高耸空间薄壁结构,双曲冷却塔的静动力结构特性同时体现了简单水平圆环结构和子午向悬臂结构的特点:对于低阶模态,其振型是上下弹性支撑水平圆环结构(条带)和左右弹性支撑子午向悬臂结构(条带)振型的耦合,且频率主要受环向刚度控制;风荷载作用下塔筒位移和内力的环向分布与外表面风压分布模式一致,各荷载效应的最值主要受迎风区和侧风区风压影响并受环向风压分布的不均匀性所控制;子午向轴力的环向分布提供了整体抗倾覆弯矩,因此表现出明显的向下积聚现象,这也是悬臂结构顺风向整体倾覆弯矩的体现,并且这种积聚效应与子午线型有关。