基于六旋翼无人机搭载风速仪的典型建筑绕流实测

基于无人机搭载风速仪对边界层内典型建筑的绕流风场风特性进行了实测研究,分析了平均风速、湍流度、脉动风速功率谱等风场风特性参数。分析结果表明：基于无人机实测拟合的建筑来流剖面粗糙度指数为0.2796,处于GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中的C类地貌与D类地貌之间;来流处顺风向和横风向脉动风速功率谱与Karman谱较为吻合,横风向脉动风速功率谱峰值能量略高于经验谱。本次实测建筑高度为82.45 m,现场实测表明在60 m和80 m高度平面的绕流风场特性受建筑影响较为明显,受影响区域主要为建筑两侧靠近建筑的区域以及尾流中间段区域,这些区域测点的平均风速较之来流减小,顺风向和横风向湍流度较之来流增大;受建筑影响区域的顺风向和横风向脉动风速功率谱峰值具有向高频段移动的趋势;而在100 m、120 m高度的现场实测表明,这两个平面绕流风场特性受建筑影响较小。     

风力发电高塔系统风致随机动力响应分析

介绍了一种高精度且高效的随机动力系统分析方法-广义概率密度演化方法.基于广义概率密度演化方法,结合随机脉动风场物理模型和“桨叶-机舱-塔体-基础”一体化有限元模型,分别对1.25 MW风力发电高钢塔和钢筋混凝土风力发电高塔进行了风致随机动力响应分析,并将分析结果同确定性动力响应分析结果进行比较.研究表明,随机性对风力发电高塔系统结构风致动力响应分析的影响非常显著.     

非线性Schrdinger方程的全离散Fourier谱逼近

针对带有周期边值条件的非线性Schr(o|¨)dinger方程提出保持能量守恒的全离散Fourier谱逼近格式,并进行误差估计,证实该逼近格式的有效性和可行性。     

矩形高层建筑垂直迎风时风场及风振响应实测

在接近垂直迎风情况下对抚顺市内某小区的一矩形高层居民楼采用三维超声风速仪和低频麦克风对楼顶风场和楼房迎风面风压进行实际测量,同时采用加速度传感器对麦克风所在高度处建筑的振动情况进行同步监测。对顺风向脉动风速和脉动风压分析结果表明,建筑顺风向的脉动风速和脉动风压都不符合正态分布,两者偏离趋势、偏离程度并不一致,建筑顶部的顺风向风速谱与von Karman谱符合较好,并且对于高度为80 m左右的矩形建筑,风速不大时,在建筑物迎风面相对高度约0.8处的滞流区,迎风面的脉动风压与脉动风速仍旧符合准定常假设。通过对春季和秋季测得的两次数据进行对比分析发现,尽管两次测量时天气情况及风力级别接近,但秋季风的脉动强度要远大于春季风。楼房两个主轴方向的加速度响应显示楼房发生了扭转现象。     

近海山地台风风场特性实测研究

基于2017年台风“海棠”和台风“纳沙”登陆近海山地时的实测数据,选取10 min平均风速≥10 m/s的强风样本,研究了平均风速、湍流度、阵风因子和地面粗糙度指数的变化规律,并分析了不同风速区间的风剖面和湍流剖面的变化规律。结果表明:台风登陆过程中风速时程呈双“M”型四峰分布,平均风向发生了260°的转变,10 m高度处湍流强度在0.15~0.34波动,并随地貌粗度指数增大有增大的趋势。实测得到风剖面和湍流剖面与规范GB 50009?2012进行了对比,不同高度处的平均风速变化符合指数率的变化趋势;两个测风塔实测得到台风风场的风剖面指数α均值为0.15和0.14大于季风风场的风剖面指数,接近GB 50009?2012中B类地貌规定值,但台风风场中的湍流强度剖面参数要大于GB 50009?2012中B类地貌规定参数值,该文结果可为近海山区工程结构抗台风设计提供参考。     

抗震结构随机响应与反应谱方法比较

本文对结构抗震分析的随机响应方法与反应谱方法作了比较.表明在两种方法的三维分析中,都应按CQC方法进行振型组合.文中还对于主要以第一振型参振的结构,给出按抗震规范的规定推算地面加速度功率谱密度的近似方法.     

非线性Schr(o)dinger方程的全离散Fourier谱逼近

针对带有周期边值条件的非线性Schrodinger方程提出保持能量守恒的全离散Fourier谱逼近格式,并进行误差估计,证实该逼近格式的有效性和可行性.     

非平稳随机过程功率谱密度初探

提出了非平稳过程功率谱密度的概念。证明路面谱密度就是非平稳随机过程Wiener过程的功率谱密度。该结果对路面仿真以及为车辆振动提供输入激励的实时性和真实性具有很重要实际价值。     

基于分数阶Fourier变换的经验模式分解方法研究

在分析了经验模式分解(EMD)及分数阶Fourier变换的基础上,提出了一种基于分数阶Fourier变换的经验模式分解方法,并且深入探讨了该方法的分解特性.对仿真和实际振动信号的分析结果表明,对直接采用经验模式分解分析结果不够明确的信号,基于分数阶Fourier变换的经验模式分解方法对信号进行分析是比较有效的方法.     

结构随机延性需求谱的应用研究

结构的地震反应危险性曲线体现了结构的地震反应与地震动强度之间的关系,采用随机延性需求谱可以很方便地建立结构的地震反应危险性曲线。非线性结构在随机地震作用下的位移反应分析属于非线性随机振动问题,采用随机延性需求谱可以简单而有效的获得非弹性单自由度体系的随机位移反应的统计量,结合非线性静力分析,还可以进行多自由度结构的随机地震反应分析。此外,随机延性需求谱还可以用于结构的抗震可靠度分析。     

傅里叶透镜焦距测量的研究

阐述了用传统方法测量傅里叶透镜焦距存在的问题,提出应用频谱分析方法测量傅里叶透镜焦距。方法简便,测量精度可达±0.29％。     

风浪谱模型在高度计风速反演中的应用

依据粗糙海面电磁波镜面散射理论,将根据全波数范围内的风浪谱模型计算的标准化雷达后向散射截面与T/P卫星高度计测得的雷达后向散射截面(Ku波段)进行比较,实现了对高度计风速的反演.研究表明,在所选浮标附近海域,波龄因子对高度计风速反演存在较大影响.与目前高度计业务化算法相比,考虑波龄因子影响后,根据谱模型反演获得的风速与中国近海浮标风速之间均方根误差和平均偏差更小.由于波龄因子可以根据高度计测得有效波高以及业务化算法获得的风速得到,因此根据风浪谱模型反演获得的风速具有广泛的适用性.     

近海风力发电高塔波浪随机动力响应分析

基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差.其中随机波浪力由线性波浪理论和M0rison公式计算.结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹.据此计算的均值及标准差与Monte Carlo计算结果吻合较好.     

非平稳脉动风速的数值模拟

非平稳脉动风速的数值模拟关键因素是要获得时变功率谱.根据进化谱理论,时变功率谱可以通过某个确定性调制函数对现有平稳功率谱(例如kaimal谱、Davenport谱或Simiu谱)进行调制而获得.但是,目前并没有值得认可的功率谱调制函数,以至于非平稳脉动风速的模拟很少被关注.为了获得合理的调制函数来实现非平稳脉动风速的模拟,首先,将某一段时间 [0,T]内的非平稳脉动风速离散成n=T/Δt段足够短时间Δt内可以近似为平稳脉动风速的时间序列;其次,当Δt→0时,通过组合n段平稳脉动风速的功率谱来获得时变功率谱;最后,通过将获得的时变功率谱等于进化谱而推导出相应的调制函数,并运用谐波合成法模拟了三个空间点的非平稳脉动风速.     

Conditional random fields containing non-stationary stochastic processes

The objective of our study is to develop a theoretical framework for conditional random fields (CRFs) which consist on non-stationary stochastic processes, using probability density functions of Fourier amplitudes and phases in the frequency domain. The problem area of CRFs in this study is limited to the estimation of stochastic processes conditioned by realized values of time series at one site.

To represent the properties of non-stationary processes, we will introduce group delay time spectra, which are gradient of phase spectra with respect to frequency. Using the style of likelihood method, the conditional probability density functions of Fourier phases are updated by information of group delay time. Then, a method to generate numerically the conditional random fields containing non-stationary processes is developed and it is verified through the numerical examples that the method can give reasonable results.     

随机振动对波导缝隙阵天线增益影响的等效算法研究

波导缝隙阵天线具有结构紧凑、质量轻、性能好等优点,常被用于机载或弹载雷达等多种设备。随机振动是雷达工作时的主要载荷形式,振动引起的天线变形会对天线增益产生一定影响。目前用传统方法计算随机振动对天线增益影响的过程非常复杂,且计算量很大,为此提出一种利用位移响应的均方根来计算随机振动对天线增益影响的等效方法。假设随机振动是满足均值为零的正态分布的随机过程,利用各个节点的完全相关性可生成多组样本,首先利用传统方法和等效方法分别计算得到随机振动下天线增益的均方根,然后利用泰勒展开式推导等效方法的适用条件,最后以宽边波导缝隙阵天线为例,通过数值仿真和实验验证等效方法的有效性。研究表明:等效方法误差小于0.1dB,该方法在满足一定条件时,能够快速计算随机振动对天线增益的影响。该等效算法可大大提高计算效率、节约计算时间,同时计算结果具有重要工程意义,为天线设计人员提供参考。     

Transient random interaction of dam reservoir systems

A simple gravity dam-reservoir system is selected for studying the interaction of structure-fluid systems under nonstationary random excitation. For an idealized random excitation with a zero start and a white power spectrum, the transient response mean square for the structural displacement is obtained by a simple time domain approach. Using this transient solution the random interaction effect is examined in detail. This transient interaction effect is important because it simulates random and time dependent earthquake ground accelerations.     

基于动张力均方根反应谱的大跨越输电线路设计风荷载

作为一种典型的风致敏感结构,大跨越输电线路在强风作用下产生的随机振动张力,往往是线路结构设计中的控制荷载。本文基于导线的连续悬索动力方程和变形几何条件,建立了风振动态张力的广义自由度计算理论模型。依据随机振动理论,获得了动张力响应的功率谱。引入常用的工程设计参数为变量,推导了动张力的均方根反应谱表达式。将其整理和简化,给出了实用设计风荷载的计算公式。以某大跨越输电线路为背景,比较了公式与我国规范、国际电气协会规范取值。结果表明建议公式考虑因素全面,力学意义清晰,结果更为安全合理,可作为规范修订的参考。