纵向通风地下道路火区风压损失分析及应用

为了解决地下道路纵向通风系统设计中计算火灾工况下的火区风压损失问题,基于热力学平衡关系建立了火区风压损失模型,并得到了半经验计算公式,利用模型实验和数值模拟对公式的有效性做了初步验证,并以工程实例展示了火区风压损失对隧道内压力与风速分布的影响. 结果表明:在临界风速下,火区的风压损失与对流热释放速率成正比,与上游风速和隧道断面积成反比;提出的计算公式与隧道火灾实验拟合公式得出的规律一致且结果接近,具有明确的理论基础和风速取值;为使地下道路通风系统阻力计算准确可靠,进而制定有效的应急通风运行方案,有必要考虑火区的风压损失,提出的风压损失公式经深入验证后可用于设计计算.     

局部开洞对高层建筑风荷载特性的研究

通过运用计算流体动力学软件ＦＬＵＥＮＴ对有局部开洞的高层建筑风荷载特性进行了风洞 实验和数值模拟研究,得到了不同风向角下洞口周边风压系数风布以及风环境变化．本次风洞试验 主要在大气边界层风洞中进行,主要对模型进行了测压试验．数值模拟采用ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ　ｋ－ε湍流模 型,使用ＳＩＭＰＬＥＣ算法分析了４种工况下贯穿开洞周围风压系数和周围风环境特性．研究结果表 明：风压系数在洞口一侧增大,另一侧减小,影响区域的大小接近洞口尺寸．当风向角与建筑呈４５° 时,洞口内风速达到最大值,可以看出在高层建筑上安置风力发电机能够有效利用风能．     

大跨柔性光伏支架结构风压特性及风振响应

大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明:在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减;随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动;光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似;相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。     

复杂体型超高层建筑风压脉动特性

为研究超高层建筑顺风向和横风向脉动风压功率谱的变化规律,以某X型超高层建筑为工程背景,进行刚性模型测压风洞试验.利用Tamura等基于准定常假定提出的由顺风向脉动风速谱转化得到顺风向脉动风压谱的方法将Davenport和Kaimal风速谱转化为脉动风压谱,并将两者得到的风压谱与试验结果进行了对比;利用Ohkuma等提出的矩形建筑横风向风荷载功率谱的数学模型来拟合侧风面测点脉动风压谱,结果能够与试验很好的吻合.分析了相同高度处各测点之间以及不同高度测点层各测点脉动风压之间的相关性;最后研究了测点风压的水平和竖向相干性,并利用基于单参数最小二乘算法的计算程序对测点空间相干函数曲线进行拟合,结果与风洞试验吻合较好.     

绵阳南郊机场航站大楼风压分布研究

以兴建于四川省绵阳市的南郊机场航站大楼为对象,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的4.0 m×2.2 m×15.0 m风洞的工业试验段中,利用几何缩尺比为1:100的刚体模型,系统地研究了该建筑外表面平均风压分布和脉动风压分布特性,给出了可用于设计的风载荷值,以确保大楼特别是上部悬臂屋顶在100年重现期风速下的安全性与稳定性.     

索桁式玻璃幕墙风荷载时程模拟及风振响应

在利用时域分析法研究索桁式玻璃幕墙在脉动风荷载作用下的响应情况时,需要得到其表面脉动风压时程数据.以随高度变化的风速谱（Sim iu谱）为基础,通过自回归线性滤波法,模拟出空间多结点相关脉动风压时程随机序列;由模拟结果计算出的功率谱与目标功率谱吻合良好.将所得时程数据加载在索桁式玻璃幕墙的有限元模型上进行瞬态计算,对位移结果做统计分析,获得适用于结构设计使用的风振系数.     

高层建筑风载体型系数取值的探讨

采用计算流体动力学软件FLUENT,对不同截面尺寸和高宽比的高层建筑模型表面的平均风压分布进行了数值模拟,探索了上述因素对立面风载体型系数sμ的影响规律.在数值模拟方法获得平均风压系数的基础上,分别利用规范方法(体型系数取总体加权平均)和精确方法(体型系数沿立面变化)计算各模型的基底剪力Fx和基底倾覆力矩My,发现规范方法将会高估模型的基底剪力和基底倾覆力矩,使设计偏于保守.为了获得合理的风荷载,又能包络表面局部的最不利风荷载,根据sμ沿立面的分布和变化规律,提出了轮廓尺寸为100 mm×100 mm×600 mm的高层建筑模型(实际尺寸为50m×50m×300m)按立面分区和取值的建议.     

沿海风速对输电线路工程造价的影响分析

东南沿海气象条件的特点为风速大、无覆冰或轻覆冰。因此,风速对架空线路工程造价的影响比较敏感,尤其以风荷载对杆塔和基础作用力的影响较为突出。分析不同风速条件下输电线路工程造价的变化趋势,对有效地控制沿海架空输电线路工程造价具有重要意义。1分析方法根据国家电网公司输变电工程通用设计的主要设计原则,现按照27m/s、29m/s、31m/s、33m/s、35m/s、37m/s、39m/s七种设计风速来分析不同风速条件对架空输电线路工程造价的影响。主要的分析方     

墩柱钢筋骨架及其脚手架抗风计算

对高架桥墩柱等长柱施工时，钢筋骨架及脚手架受风荷载影响较大，通过一算例分析得出结论：长柱的钢筋骨架在施工过程中必须采取有效的抗风措施，否则在平均风压及脉动风压的作用下会产生严重后果．     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验

介绍了某体育会展中心会展馆和体育场的大跨屋盖系统模型风洞试验的概况和主要试验结果,分析了挑篷上平均风压和脉动风压的分布,讨论了脉动风压对总设计风荷载的贡献,并对比了计算围护结构风荷载的规范方法和统计方法;结果表明,正面迎风时,体育会展馆和体育场屋盖边缘的平均风压和脉动风压系数均较大,采用规范方法算得的会展馆围护结构风荷载大部分小于采用统计方法算得的数值,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于用统计方法算得的结果。     

高层建筑顺风向风振动力反应时程分析

采用了谐波叠加法模拟作用在结构上的顺风向脉动风压,同时为了能反映作用在迎风面不同点上脉动风压的相关特性,首先生成脉动风速互谱密度矩阵,然后采用三角分解法进行分解,再以此生成脉动风压作为输入脉动风荷载,采用Newmark方法计算结构的动力反应时程.对两栋高层建筑的风振反应时程计算结果表明,本方法得到的结构动力反应均方根值与建筑结构荷载规范中采用的谱分析结果有较好的吻合性;风振反应以共振反应为主,非共振反应值占次要的部分.这与谱分析法得出的结论也是一致的,说明了利用谐波叠加法模拟脉动风压时程的准确性.这对于正确估算结构的风振反应值,为高层建筑风振控制措施设计提供参考依据是有一定意义的.     

Gumbel分布的基本风压计算与分析

统计了中国159个代表性城市在1951-2008年的历年最大风速值,采用Gumbel分布进行统计分析并对其参数进行估算.用矩法和耿贝尔法分别计算出重现期为10、50、100 a的基本风压值,并采用柯尔莫哥洛夫检验法进行检验,最后与规范取值进行对比分析.结果表明,当采用Gumbel分布对中国各地区的最大风速年极值进行统计时,耿贝尔法比矩法拟合效果好;重现期为10、50、100 a的基本风压值对比分析表明,《建筑结构荷载规范》(GB 50009)的基本风压值与采用近58 a的历年最大风速值计算的基本分压值相比存在较大差异,表明规范计算的采样数据少,取值已经不能真实反映中国的基本风压情况,建议进行相应修订.     

基于流固耦合的膜结构风压系数

为了研究流固耦合对膜结构风压系数的影响规律,利用计算流体动力学(CFD)软件,计算了不同水平风向角双坡屋面的风压系数,并与风洞试验数据进行了比较,进而在考虑流固耦合作用下,研究了膜结构风压系数.结果表明:CFD软件可以预测双坡屋面的风压系数;考虑流固耦合作用后,膜表面风压系数的分布和大小发生变化;膜的初始预应力对风压系数也有影响;随风速增加,膜结构变形模式也发生变化.     

有风条件下自然排烟准稳态的双区模型分析

采用双区模拟思想对有风条件下自然补气、自然排烟过程准稳态进行了分析.定义了＂总风压系数＂用以评价外界环境风对自然排烟过程的影响程度,并对不同条件下的自然排烟准稳态进行了计算讨论,给出了不同总风压系数下自然排烟临界失效风速的计算表达式.结果表明：总风压系数非负时,外界风的存在提高了自然排烟的效率,其影响程度与风速、火源功率、排烟口面积有关;总风压系数为负时,外界风的存在降低了自然排烟的效率,但只要外界风速不超过临界失效风速,自然排烟就是有效的,其准稳态时的烟层界面高度要低于无风时的烟层界面高度.因此,在启动建筑自然排烟系统时,应对补气口、排烟口位置进行选择,尽量使总风压系数为正,以提高排烟效率.     

风荷载作用下围护结构表面风压分布及局部体型系数数值模拟研究

为了从围护结构风压分布和风荷载局部体型系数角度研究建筑围护结构抗风性能,基于计算流体力学方法(CFD),利用scSTREAM平台,分别采用k-ε,RNG k-ε湍流模型对CARRC高层建筑标准模型进行模拟,并将数值模拟与试验结果对比分析,验证scSTREAM平台模拟计算的可行性,表明RNG k-ε湍流模型具有更高的计算精度,因此,选择RNGk-ε湍流模型用做后续研究。然后分别建立不同风速、不同建筑体型的模型,研究其对围护结构风压分布、风荷载局部体型系数的影响。结果表明:围护结构风压分布及风荷载局部体型系数受风速影响很小,但随建筑体型改变有明显变化;对于不同高宽比、宽厚比的建筑,围护结构各表面风压分布有较大区别,且出现风荷载局部体型系数取值明显高于规范的情况指出了规范取值的不合理之处,以优化围护结构局部体型系数分区取值。     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20 mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.     

马口鱼自主上溯游泳行为及对流场选择策略研究

鱼类通过流速障碍的能力是鱼道设计的关键因素,鱼类游泳行为对鱼类克服流速障碍起着重要作用。以马口鱼为对象,在开放水槽中放入不同长度的阻流体,制造不同的特征流场,研究马口鱼在3种不同工况及特征流场条件(竖缝流速分别为工况Ⅰ62.40 cm/s,工况Ⅱ84.55 cm/s,工况Ⅲ71.49 cm/s)下的自主上溯游泳能力与行为,并分析了其流场偏好。实验结果表明:3种工况条件下,马口鱼游泳速度分别为工况Ⅰ0.72～1.62 m/s、工况Ⅱ1.00～2.51 m/s、工况Ⅲ0.89～2.29 m/s;工况Ⅰ中马口鱼通过的成功率最高,为72.73%,工况Ⅲ最低,为45%,工况Ⅱ与工况Ⅰ相近,为71.43%;工况Ⅲ条件下的竖缝长度超出了马口鱼的耐力范围,导致大多数实验鱼多次尝试通过,造成能量大量消耗而疲劳。这表明游泳速度和障碍物长度均是鱼类能否成功上溯的重要因素。在成功通过的鱼中,3种工况下分别有83.33%、76.92%、77.78%选择从近壁处低流速区进入竖缝。上溯过程的流场偏好分析表明,3种工况下马口鱼有共同的偏好流速范围,为0.30～0.35 m/s。将开放水槽内水力因子与鱼类运动轨迹相叠加,确定马口鱼上溯过程的偏好流速,发现马口鱼在应对流速障碍时选择低流速场上溯的流场利用策略,为过鱼设施设计及评价提供研究的新思路。     

大风区接触网线路参数对附加导线舞动的影响

针对大风环境下兰新高速铁路接触网附加导线发生剧烈舞动以及线间放电的现象,依据接触网附加导线结构特点,建立了附加导线有限元计算模型,并对附加导线进行找形计算。采用谐波叠加法模拟接触网附加导线处的随机风场,并对导线模型施加风荷载,利用无条件稳定Newmark法以及荷载增量法,分析接触网线路参数对附加导线舞动及线间距离的影响规律,并给出相应的舞动防治措施。结果表明：40 m及更小档距对导线在低风速及高风速下的舞动均有明显的抑制效果;将附加导线运行张力提高至6.5 kN,导线阻尼比提高至1.5%及以上能有效降低两条导线的舞动剧烈程度;接触网附加导线的档距过大,运行张力及阻尼比过小,将导致导线舞动时悬挂点张力过大,易引起导线掉线、断线等事故;随附加导线档距减小、运行张力及阻尼比增大,线间最小距离呈递增趋势;不同线路参数下(档距、运行张力及阻尼比)附加导线舞动时线间最小距离均随风速增大出现减小趋势。本研究可为兰新高铁大风区段接触网附加导线舞动及线间放电的防治提供有效的理论依据。     

竖向肋条对高层建筑局部覆面风压的影响

为探究竖向肋条对高层建筑局部风压的影响,采用风洞试验方法研究不同肋条布置情况下高层建筑平均风压和脉动风压的分布特性,分析功率谱和POD模态的变化,探究竖向肋条布置后的风压非高斯性分布变化,最后给出不同工况极值风压系数。结果表明：肋条布置后迎风面的平均风压、脉动风压和极值风压均没有差异;而侧面肋条分界线上的前缘区域负压平均值、脉动值和极值风压有所增大,其余区域负压均减小;由POD可知对风场能量贡献最大为横风向气动力,肋条的布置使得一阶主坐标功率谱峰值降低,肋条分界线上的前缘区域位置的模态值增大较多;肋条布置后侧风面的非高斯性测点个数减少,背风面没有明显变化。其中半布和满布工况对局部风压特性造成的差异相差不大,说明中部的肋条对局部风压影响较小。     

水工设计中的风速计算

介绍了工程设计时,在没有风速值分析资料的情况下,根据相关规范的图表资料,引用风压风速换算关系等公式,推求设计所需的风速值,解决工程设计中的风速取值问题.并通过工程实例,对计算方法的合理性进行了验证.