不同风障形式下桥梁断面行车风环境及颤振性能

为研究不同形式风障下的桥面风环境和结构颤振性能,以主跨为918 m的单箱悬索桥为对象,首先结合CFD数值模拟,比较3种风障下风速剖面及侧风折减系数的变化规律,进一步选取带椭圆形风障的主梁断面和无风障的原始断面开展节段模型颤振和测力风洞试验,分别对比研究风障对颤振临界风速和静力三分力系数的影响,最后借助二维三自由度方法分析设置风障前后的颤振发散驱动的变化.结果表明:设置风障能有效地降低行车高度内的平均风速,改善桥面风环境;在对比方案中,矩形断面的侧风折减效果最佳,而椭圆形风障对于侧风的折减效果可接受,且阻力系数小于其他形式;设置椭圆形风障后断面的阻力系数较原始断面提高明显,颤振临界风速小幅度的提高,断面颤振发散机理发生显著变化.     

曲线风障对桥面风环境影响的数值模拟

以象山港大桥风障性能研究为背景,采用二维RNG k-ε湍流模型对不同透风率不同风攻角下曲线风障的减风效果进行了数值模拟。通过数值模拟表明:RNG k-ε湍流模型能成功地模拟设置了曲线风障的桥梁断面非定常绕流问题;桥梁风障减风效果与透风率大小、来流风攻角以及风障高度有密切关系。此外分析车道中心线处风剖面和风速折减系数变化曲线知道:风障减风效果大小随着风攻角由负变为正成线性下降趋势并且下游车道受风攻角的影响更为显著;但是风障减风效果并非随着透风率的增大呈线性变化趋势,而是在某一透风率范围内,风障减风效果趋于稳定,通过这一现象可以确定最优风障透风率大小。     

基于CFD的桥上车辆行车安全研究

为了研究自然风荷载作用下车辆在大跨斜拉桥上的行车安全,以大客车、小汽车、半挂车为研究对象,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值分析对风-车-桥耦合系统中车辆的气动特性进行分析。模拟不同风速、不同偏角风荷载作用下3种不同类型车辆在大跨斜拉桥上行驶时车辆气动力系数的变化规律,计算不同偏角自然风作用下各类型车辆以不同速度在桥上行驶时车辆发生倾覆及不同路面状况车辆发生侧滑的临界风速。对比车辆发生危险的临界风速表明,车辆以80~100km/h速度在大跨斜拉桥上行驶,当车辆在干路面上行驶时,大客车与半挂车车辆更容易发生倾覆,当路面的附着系数较小时则更容易发生侧滑,小汽车在桥面上行驶时相比较更容易发生侧滑。     

峡谷桥隧连接段行车安全风环境改善研究

为研究山区路段峡谷风对桥隧连接段上行车安全的影响,文章利用三维粘性非定常不可压缩N-S方程、k-#湍流模型,采用有限体积法建立了侧风作用下桥隧连接段周围空气流场的数值计算模型,基于风工程有关理论分析了桥隧连接段上的风特性。作者提出了桥面上空等效风速及侧风折减系数概念,更合理地反映桥面上空的风特性,并且定量地反映沿桥隧连接段行车方向风特性的变化规律,为改善峡谷风对行车安全影响提供了基础性研究。同时作者有针对性地为改善行车桥面风环境提供了匹配措施,从流场机理上定性地分析了建议措施的有效性。     

基于风环境模拟与优化的滨海居住区规划设计

目的研究居住区规划中风环境对人体舒适度和绿地释氧的影响,并以此优化园区空间布局.方法将风环境模拟技术引入滨海居住区的规划设计中,基于CFD(计算流体力学)模型,应用AIRPARK软件对居住区的风环境进行模拟与分析,并模拟了与建筑物呈不同夹角风向下的绿地释放氧气的扩散范围.结果夏季,能够充分利用风压差,排除整体余热,实现自然通风的冷却效应;冬季,高层建筑有效地阻挡了东北方向冷风侵入,降低通过风的强度与速度,使居住区内的风环境达到相对舒适状态.在局部风场的影响下,居住区实际的绿地位置与其释放氧气的扩散范围存在空间差异性.结论风环境预测提高了城市空间规划布局的科学性,对降低可吸入颗粒物扩散、缓解城市热岛效应、提升城市空间环境质量具有重要意义.     

天津地区居住区采光与室外风环境模拟研究

随着居住区建筑密度的不断增大,其采光与室外风环境已成为影响人居品质的重要因素,并关系到行人的舒适性甚至安全问题,通过计算机对居住区风环境进行模拟研究,以便在建筑设计阶段通过调整建筑群的布局来进行室外风环境的改善,已成为评价居住区规划优劣的必要手段和重要途径.文章通过计算机仿真系统采用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术和多区域网络模型方法,配合相应的评价标准和指标体系,对天津地区居住区室外风环境进行了计算机模拟,对室外行人高度风环境进行定量评估;并结合建筑采光模拟进行综合分析评价,针对居住区中行人高度风对建筑外形设计、布局分布影响提出了相应的改进建议.     

广州高层住宅小区风环境模拟分析

利用CFD方法预测住宅小区内不同区域风环境，结合实例进行了模拟计算和评价分析。     

高速公路隧道口液态防风栅流场数值分析研究

采用CFD数值模拟的方法研究液态防风栅对某高速公路隧道口的防侧风作用.首先建立气液耦合模型,给出了对其相互作用进行高效数值计算的方法,对侧风与液态防风栅共同作用下产生的流场做了分析解释,研究了不同液态防风栅喷口在相同水流初速下的挡风性能.结论如下:液态防风栅以消耗风能为主要方法,产生的加速区风速小,液态防风栅后流场气流流动较为有序,挡风耗能保证行车安全的作用明显;40mm喷口的液态防风栅能起到较好的防侧风效能,宜布设在距高速公路11m处.该研究成果为侧风灾害防治提供了一种环境友好、对安装结构气动影响小、挡风墙后气流稳定的技术,对高速公路隧道口、跨海大桥的侧风防治提供了重要依据.     

基于CFD的校区建筑群行人高度风环境分析与评价

校园建筑群的规划需要考虑人的舒适度.以浙江理工大学下沙校区中心建筑群为考察对象,对附近的行人高度风环境和空气污染物扩散情况进行了分析和评价.采用流体数值模拟技术CFD对各种影响因素进行了相应的计算,最后给出了评价和优化建议.分析表明:模拟情况与实地测量情况具有可比性;目标区域风场将产生较大混乱气流;不同的风速对于污染物的分布影响不大,污染物倾向于在建筑物的迎风面高压区聚集.     

基于CFD的校区建筑群行人高度风环境分析与评价

校园建筑群的规划需要考虑人的舒适度。以浙江理工大学下沙校区中心建筑群为考察对象,对附近的行人高度风环境和空气污染物扩散情况进行了分析和评价。采用流体数值模拟技术CFD对各种影响因素进行了相应的计算,最后给出了评价和优化建议。分析表明:模拟情况与实地测量情况具有可比性;目标区域风场将产生较大混乱气流;不同的风速对于污染物的分布影响不大,污染物倾向于在建筑物的迎风面高压区聚集。     

风力机风轮设计中风速的处理

风力发电是风能利用的最好形式.随着单机容量的不断增大，风力机的整体尺寸也越来越大，包括塔架高度.一般情况下，无穷远来流风速随高度的增加而逐渐增大.所以在设计大功率水平轴风力机风轮时，风轮设计者是否要考虑无穷远来流风速在铅垂高度等于直径的范围内的速度梯度将是一个值得注意的问题.为准确计算风轮的气动特性，就必须针对这一速度变化范围用合理的方法给定设计风速.分析并证明了用风轮中心处的速度作为设计风速是相当合理的.     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数，在两种坐标系中采用不同的数学处理形式，对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算，并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性，非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数,在两种坐标系中采用不同的数学处理形式,对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算,并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性,非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

风荷载的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响

为分析非高斯风荷载作用下风机结构的疲劳寿命,在穿越模型基础上,根据Monte Carlo模拟生成某典型风机正常风速条件下,高斯、非高斯硬化和软化3种风场的风速时程,用于分析风场的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响.由叶片的气动模型和多体动力,计算出风机的动力响应,并对响应的时域特性进行分析.基于线性损伤累积和线性裂纹扩展理论,对裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行详细讨论.结果表明:不同概率特性风场作用下风机动力响应的最大值有所不同,且风机响应的非高斯性较风场的非高斯性减弱;在年平均风速较小地区,风场的非高斯性对风机疲劳寿命影响较小;但随着年平均风速的增大,非高斯性对疲劳寿命的影响显著增大,当年平均风速为7 m/s和9 m/s时,相较于高斯风场,软化过程的裂纹形成寿命减小约10%.因此,在年平均风速较大地区,需要考虑风场的软化特性对风机结构疲劳损伤的影响.     

湍流风对铰接式海上风力机动力响应的影响

为适应中等水深风电开发的需要,进一步降低成本,在铰接塔平台的设计基础上,设计了一种铰接式海上风力机,研究了其在工作海况和极限海况下湍流风对风力机动力响应的影响.采用叶素动量理论计算气动载荷,势流理论计算波浪载荷,考虑风浪流的联合作用,以及瞬时湿表面变化及铰接接头的摩擦阻尼,编写了风浪流时域耦合动力响应分析程序.使用NPD谱模拟湍流风,从而计算得到了定常风和湍流风作用下铰接式海上风力机的动力响应,分析了湍流风对于风力机运动响应和发电效率的影响. 结果表明,湍流风作用下,风轮加速度和铰接点的垂向拉力变化较小,摆角、风轮推力、发电功率和铰接点水平推力的均值分别减小,但摆角和发电功率的响应变化幅度增加.另外,湍流风本身的低频特性会增大系统的低频响应,使系统产生共振.极限海况下,铰接式基础最大摆角显著增大,但依然满足生存需求.因此,湍流风对铰接式风力机的动力响应影响较大,铰接式海上风力机运动和强度分析时不可忽略湍流风的影响.     

风力发电机发展现状及研究进展

风力发电机是实现风能转换为电能的核心部件之一.自上世纪70年代末以来,涌现了多种风力发电机拓扑结构及发电系统.针对现有国内外主要类型风力发电机的技术特点进行评述,分析比较不同类型风力发电机的经济技术性能,讨论风力发电机的最新发展趋势与研究进展,为我国风力发电研发工作提供参考.     

应用台风风场经验模型的台风极值风速预测

为准确、高效地进行台风多发地区建筑结构设计风速的预测,利用中国东南沿海1949—2012年的台风历史数据进行了香港地区台风关键参数概率分布的研究,提出了基于新的Holland径向气压分布参数B表达式的台风风场经验模型.在此基础上结合Monte Carlo数值模拟技术,利用台风极值风速分析方法完成了不同重现期下香港地区台风极值风速的预测,并与观测数据、香港风荷载规范计算结果进行对比分析,验证了利用此台风风场经验模型进行台风极值风速预测的有效性.     

风工程学与大气边界层风洞

论述了大气边界层风洞在风工程学研究中所起的重要作用及西安建筑科技大学双实验段大气边界层风洞的设计及调试过程。     

城市建筑风环境的风洞模拟研究

城市建筑的高层化发展带来了不舒适的风环境问题,通过风洞模拟试验研究可以解决这一问题．从大气边界层模拟、建筑模型风洞试验、风统计特性、风环境舒适性判断等几个方面介绍了风环境风洞模拟研究方法．     

风轮机的风能转换及空气动力学分析

基于流管概念,分析不考虑风轮机叶片旋转等因素时理想情况下风轮机的功率输出及最大风能利用系数．从角动量守恒的角度出发,分析考虑风轮机叶片旋转及由此产生的旋转尾波情况下水平轴风轮机的功率输出．借助于飞机机翼升力概念及叶片元理论,分析水平轴风轮机叶片元的空气动力,指出了风轮机叶片空气动力分析与飞机机翼空气动力分析的差异。