可变形式翼型钝体的风致振压电俘能器

针对现有风致振压电俘能器工作风速范围窄、高风速下振幅过大等问题,提出一种可变形式翼型钝体的风致振压电俘能器,主要由可变形式翼型钝体、悬臂梁以及压电组合梁构成,钝体的弹性翼受风力影响产生形变,从而实现系统振动特性的自我调节,以期提高俘能器的环境适应性。建立了俘能器的COMSOL有限元模型,通过仿真与试验分析了风速对其钝体形状及振动特性的影响,并获得了迎风角和弹性翼厚对俘能器输出性能的影响规律。结果表明：选取迎风角120°和弹性翼厚0.15 mm时俘能器的工作风速范围达到21 m/s,且当风速小于8 m/s时,弹性翼变形较小,系统以驰振为主,输出电压随风速增加而增大;当风速在8～17 m/s时,弹性翼形变量进一步增大,系统由驰振逐渐向涡振转变,输出电压变化较小;当风速在17～25 m/s时,钝体因弹性翼变形过大呈弯弧状,系统以涡振为主,其振幅被有效控制,输出电压随风速增加而减小;存在匹配电阻为250 kΩ时俘能器所产生的最大输出功率为3.78 mW。因此,该风致振压电俘能器在满足结构可靠、起振风速低及风速范围宽条件下同时可输出较大的电能。     

单回路500kV输电塔风致响应参数分析

首先,对典型单回路500kV高压输电塔进行了有限元模态分析;然后,利用基于非定常风荷载的风致动力响应频域分析方法,对单回路高压输电塔风致响应进行了参数分析;最后,详细探讨了参振模态数目、模态交叉项、结构阻尼比等参数对响应的影响。结果表明:输电塔上部节点考虑前三阶整体振型(两水平向侧弯和扭转)就能保证足够高的位移计算精度;参振模态数目对加速度响应值有较大的影响,随模态阶数的增加,加速度响应单调增大;基底弯矩主要由各方向一阶侧弯振型贡献。输电塔对阻尼比的变化敏感,随着阻尼比的增大共振响应明显减小,阻尼比对响应低频部分的影响基本可以忽略。此外,在单回路酒杯型输电塔频域响应分析中,可不考虑模态交叉项的影响。     

内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究

现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及风振系数,以国内某在建超规范限值高210m间接空冷塔为研究对象,首先,进行刚体同步测压风洞试验获取内、外表面平均和脉动风荷载;其次,建立塔筒-支柱-环基一体化有限元模型,采用完全瞬态法对超大型冷却塔在内、外压分别作用下的塔筒风振响应和风振系数进行了精细化计算分析,探讨了以塔筒径向位移、子午向轴力、Von Mises应力和环向弯矩4种典型目标响应下的风振系数取值标准,提炼出超大型冷却塔内、外压作用下的一维、二维和三维风振系数分布规律;最后,分别给出了此类超大型冷却塔内、外压作用下风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要结论可为此类超大型冷却塔风振系数的精细化取值提供科学依据。     

风雨共同作用超大型冷却塔气动力和受力性能

为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后添加离散相模型(discrete phase model,简称DPM)进行雨强为50mm/h的暴雨模拟,系统分析了风雨共同作用下冷却塔表面流体绕流特性、风雨荷载特征值及平均压力系数的变化。在此基础上,采用有限元方法分析了风荷载和风雨荷载共同作用下超大型冷却塔风致稳定性和受力性能。研究表明:冷却塔表面所受总雨荷载占总风荷载的6.71%,部分区域内雨压系数可达0.07以上,与风压系数的比值最高可以达到26.98%;相比于风荷载,风雨荷载共同作用降低了冷却塔整体屈曲稳定和局部稳定性能,增大了塔筒、支柱和环基结构内力响应,屈曲位移最大增量达10%,0°子午向轴力最大增量达17.4%。该结论可为此类大型冷却塔结构抗风/雨荷载设计提供参考依据。     

大型煤气柜风振响应与抗风性能分析

基于刚性模型表面测压风洞试验,得到大型煤气柜表面的风荷载时程,经数据处理得到结构的平均风荷载与频域动力风荷载数值模型.采用有限元方法计算了煤气柜结构的动力特性,研究了煤气柜柜体内外气体的压力差对结构动力特性的影响.采用随机振动理论,计算得到大型煤气柜结构的风致位移响应,分析了柜体内外气体压力差对结构风致响应的影响以及煤气柜结构在风荷载作用下的变形,为结构设计师进行结构抗风设计提供了参考.     

岸边起重机圆截面杆件涡激振动控制结构模拟实验研究的改进

岸边起重机的圆截面杆件容易发生风致振动,风致振动的主要表现形式为横风向的振动,其中以涡激振动为主,强烈的风振能引起杆件两端节点板应力集中部位的疲劳开裂.笔者针对这一现象,用实验方法重新模拟了圆截面杆件的风致振动,并采用不同肋高、不同头数的螺旋条肋和不同高度的不间断条肋进行抑振,同时对多种布置方式下的实验结果进行对比,最终提出一些改进抗振措施的建议.     

基于模拟脉动风场的铁路接触网风振响应分析

研究了铁路接触网系统在风载下的动态响应特性.首先,采用ANSYS软件建立了腕臂结构的有限元模型,根据找形理论确定了悬挂系统初始形态.其次,采用谐波合成法模拟了运行现场的脉动风场,并对系统在风载荷作用下的动态响应进行了分析.通过与现场实测数据的对比,分析了接触网系统的风致振动响应特点.     

大射电望远镜新构型的结构优化设计、虚牵索的抑制分析及风致振动实验研究

大射电望远镜馈源柔索支撑系统是一类大跨度柔索并联机器人(WDPR)。为了抑制悬索虚牵和馈源舱的风致振动,提出了在此机器人的动平台上增加盛液容器的结构新方案。首先,运用Guldin定理确定轮胎状附加容器中液体体积在并联机器人的不同俯仰角度处的静态分布规律,进而建立此机构的力学模型;其次,建立WDPR非线性两层优化模型,并应用遗传算法获得LT500 m附加容器结构的优化参数;最后,从数值分析和实验两种途径分别检验新方案克服悬索虚牵和抑制风振的效果。分析与实验结果表明与原构型相比,该结构方案能够抑制悬索的虚牵和风致振动。     

驰振式风能采集器的研究进展及应用

驰振式风能采集器作为风致振动式采集器的典型结构,具有良好的采集性能,在低功率设备,如微机电系统(MEMS)和无线传感设备等方面有着极大的应用前景.文中介绍了基于不同原理的驰振式风能采集器的最新进展,主要分为基于横流驰振和基于尾流驰振的风能采集器,分析总结了各种采集器的特点及性能,包括结构设计、切入风速、输出功率及有效风...     

起重机圆截面杆件横风向振动抑制结构的分析研究

岸边起重机结构中有许多长的弹性圆截面杆件,自振频率比较低,很容易发生横风共振。分析引起这类杆件振动的原因,介绍一些抑制风致振动的结构振动控制方法及相应的控振措施。提出利用抗扰条肋抑制此类风致振动的方法,并通过试验方法模拟了圆截面杆件的风致振动,取得一定的振动抑制效果。     

超大型冷却塔等效静风荷载精细化计算及应用

在模态加速度法和荷载-响应相关法的基础上,推导出超大型冷却塔等效静力风荷载（简称ESWLs）的精细化计算方法,提出用于补偿背景和共振交叉项的一致耦合方法（consistent coupled method,简称CCM）来求解结构ESWLs。该方法采用统一理论进行背景、共振和交叉项3个分量的求解,能完全考虑各共振模态之间、共振和背景模态之间的耦合效应,并赋予背景与共振交叉项ESWLs分量以明确的物理意义。以内陆某核电超大型冷却塔（塔高215m）为例,采用CCM方法进行ESWLs计算,探讨了ESWLs平均、背景、共振和交叉项分量的分布特征,并结合规范条款对比分析了超大型冷却塔风振系数的数值和分布特征,为超大型冷却塔结构设计和抗风安全性提供参考。     

高速列车并行运行风致安全性分析

结合高速列车的空气动力学和多体系统动力学,研究300 km/h高速列车并行运行时的风致安全性.在研究中,建立包含由头车厢、中间车厢、尾车厢组成的正线列车和由一节头车厢、一节尾车厢组成的中转列车的高速列车空气动力学模型,分析不同线间距与通道占比情况下高速列车并行运行时的气动载荷变化规律.在此基础上,建立高速列车并行运行时的多体系统动力学模型,将气动载荷作为外加负载作用于高速列车,分析高速列车的运行安全性,进而为300 km/h高速列车受侧风影响时的安全并行运行提供参考.     

超大口径天线结构的风振响应

为明确大型天线结构风振响应特性,以待建的110m全可动天线为研究平台,对其展开各迎风姿态下的风荷载特性分析。根据刚性模型风洞试验结果,探讨了反射面平均风压分布规律及最不利风向角。在此基础上,采用基于随机振动理论的非线性时程分析法进一步对结构的风致动力响应展开研究,总结了风振响应特性。结果表明,该结构自振频率分布密集,结构较柔,其风振响应是一个窄带过程,振动能量随着俯仰角的增大而逐渐提高,且高阶振型逐渐对风致振动有所贡献。该成果可为天线结构抗风设计提供较为全面的荷载取值参考。     

薄膜式机械通风冷却塔的性能优化

由于冷却塔的性能对冷却塔的能耗影响较大,因此需要对冷却塔的性能进行优化.本文运用数学模型模拟了在类似工况下水膜和湍流空气流的传质传热过程,探讨了冷却塔性能优化的方法.提供了不同排列途径的冷却塔性能的对比和一些优化方法的建议.     

基于模糊逻辑推理的风机塔筒半主动控制

采用基于模糊逻辑推理的半主动控制技术对风机塔筒进行风致振动控制,通过对塔筒结构实时的动力响应进行模糊逻辑推理,利用半主动控制算法调节调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的阻尼系数,输出不同的阻尼力,对塔筒结构进行振动控制。通过Simulink软件进行半主动模糊控制系统仿真,结果表明,基于模糊逻辑推理的半主动控制比传统被动控制的控制效果更好,可以大幅降低塔筒结构顶端的位移响应。     

支持式管母线风致振动数值仿真分析

支持式管母线在野外长期服役期间经常遇到风致振动的问题。本文采用数值模拟方法,对支持式管母线抗强风振动特性及阻尼对振动的影响进行了分析。计算了管母线简化模型的固有频率和振型以及受到风荷载作用时的变形特征,采用静态算法和动态算法对比分析了阻尼线对管母线抗风振动所起到的作用。进而对支持式管母线全尺寸结构在风荷载作用下的动态特性进行了计算,分析了阻尼线及管母线结构阻尼对抗风振动的影响。结果表明,理想条件下,阻尼线能有效减小受风载后管母线简化模型的振动变形,但在真实全尺寸管母线结构中,由结构连接等形成的结构阻尼比阻尼线对管母线抗风振动的效果更为显著,有无阻尼线对真实结构振动特性不产生明显区别。     

新型无填料喷射式冷却塔的性能探讨

介绍了一种国家专利产品新型无填料喷射式冷却塔的基本结构、工作原理和特点.测试校核100 t/h喷射式冷却塔的设计,通过实测400 t/h无填料喷射式冷却塔和400 t/h传统填料冷却塔,进行冷却性能对比分析,结果表明该种无填料喷射式冷却塔具有明显的技术优势和良好的发展前景.     

中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响

为探讨中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响,以世界第一大跨度三塔连跨悬索桥——泰州大桥为研究对象,通过基于有限元的结构非线性时域分析,研究了中塔型式和中塔纵向刚度对大跨度三塔连跨悬索桥风致抖振响应的影响。实测模态参数与计算模态参数的对比验证了所建立有限元模型的准确性。研究结果表明:相比人型中塔,A型中塔可显著降低主梁扭转抖振位移并削弱竖向与横向位移响应;主梁侧向抖振位移几乎不受中塔纵向刚度的影响,增加中塔纵向刚度可以一定程度上抑制主梁竖向及扭转抖振位移响应;中塔纵向刚度变化对边塔平动抖振位移影响微弱,在一定范围内增加中塔纵向刚度可以显著降低中塔顺桥向平动和扭转抖振位移,同时在略微增加边塔扭转抖振位移的前提下可以一定程度上抑制中塔横桥向平动抖振位移。     

横流闭式冷却塔的试验研究

介绍了一种新型的冷却塔--横流闭式冷却塔试验研究,通过试验得到了影响横流闭式冷却塔性能的主要因素,并经过分析得出了这些因素对其性能的影响规律,提出了优化横流闭式冷却塔设计的几点建议.     

摩擦阻尼器对塔器风致振动的减振试验研究

横风向振动是引起高耸塔器破坏的原因之一。随着塔器高径比不断增加,高耸塔器防振技术成为近年来重要的研究方向,对塔器的安全运行具有重要意义。设计了一种摩擦阻尼器,以某化工塔为原型建立了小试试验模型。通过小试试验开展了摩擦阻尼器在风致振动下的塔器减振效果研究,并与限位支撑进行了对比分析。结果表明,平行于塔器振动方向的摩擦阻尼器对塔器减振起主要作用,为保证在任意方向的风载荷作用下均可达到减振的目的,应在摩擦阻尼器安装高度处的水平面互相垂直的两个方向上分别布置1~2组摩擦阻尼器。阻尼器与塔器连接处的间隙会减弱摩擦阻尼器的减振效果,因此,在实际工程中应尽量减小该处的间隙。摩擦阻尼器对塔器的减振效果明显优于在同一位置处设置限位支撑。在本文试验范围内,摩擦阻尼器最大可使塔器塔顶振幅降低23.44%。本文研究结果可为摩擦阻尼器在塔器减振工程中的应用提供参考。