大跨度钢网架结构屋面风压预测

风洞试验中,由于结构表面所布置的测点个数远远少于结构节点的个数,因而需要对未布置测点的屋架节点处的风压进行预测.本文采用本征正交分解法利用部分模态对部分测点风压进行了重组,并采用双线性插值和加权的本征正交分解法这两种方法对某海洋馆的屋面风压进行了预测,并对预测结果进行了比较和分析.     

基于优化本征正交分解法的复杂屋盖风压场预测

为了提高屋盖表面风压数据密度,通过有限测点的风压特征信息准确预测未布置测点的风压信息。风洞试验中,复杂的屋盖结构可以同时引入测点面积和脉动风压自根方差参量,采用优化本征正交分解法(POD法),提高识别精度。利用优化的POD法,在此基础上插值预测节点处的荷载本征模态值,从而进一步获得预测节点处的风压时间序列。对预测节点处实测风压与预测风压的均值、根方差误差进行比较分析,预测的风压均值误差最大达到8%,根方误差最大达到15.8%,同时分别在时域和频域范围内对实测风压与预测风压的时程曲线和功率谱进行比较,可知该方法能较好地对未布置测点的节点风荷载进行有效预测。     

武汉国际证券大厦表面风压重组的POD法

讨论本征正交分解法在武汉国际证券大厦风洞试验模型主体结构上部分非均匀分布测点的风压上的应用．采用不同阶数的模态对部分测点进行风压重组，与原始风压进行对比，计算它们之间的误差，并分析了产生误差的原因，最后根据原始风压场推断出所需的未布置测压孔处的脉动风压时间序列．     

基于POD方法的非同步大跨屋盖结构风荷载研究

对某大跨度曲面屋盖结构分批进行了风洞试验,第1批测点定义为同步测点,第2批测点定义为非同步测点。根据POD方法采用前若干阶本征模态重建了屋盖的风压场。通过同步测点的风压场预测非同步测点的风压场,并将其与实测非同步风压场进行对比。结果表明,预测风压场与实测风压场吻合较好,说明POD方法在风压预测应用中是有效的。根据随机振动理论,通过风荷载相干函数分析,建立同步与非同步风荷载的相关性,从而提出一种考虑非同步风场的风荷载计算方法。     

识别复杂屋盖风压场的改进本征正交分解方法

为了提高本征正交分解(POD)方法识别复杂体型屋盖结构且结构表面测点布置不均匀的风压场的精度,提出了改进加权POD方法,采用双加权的手段,以结构上测点风压自根方差和测点面积做为权重.为了避免淡化某个权重的影响,首先将两个权重做了规格化处理.以深圳市民中心的屋盖结构为工程背景,根据风洞试验同步采集的风压数据,来识别作用在结构表面的风压.利用该改进方法,重建了深圳市民中心屋盖结构的随机风压场,对重建的风压时程、均值以及根方差值与实测风压时程、均值以及根方差做了比较,利用本文提出的方法识别典型测点的风压时程均值的最大误差为11.37%、根方差的最大误差为29.3%;而加权POD法识别典型测点的风压时程均值的最大误差超过100%出现了识别错误、根方差的最大误差达到了55.6%.     

某高层建筑风效应及其测点布置对风效应影响分析

为考察某259m超高层建筑表面风压、风致响应及测点布置对风效应的影响,对该高层进行了刚性模型测压试验。根据随机振动理论算得了该高层的风致响应。结果表明,该建筑最高居住层风致加速度响应在一定程度上超出了规范阈值,而结构顶部最大风致位移响应在规范允许范围内。通过对不同行列测点风压数据分析发现,除受周边干扰的部分区域外,同一列自上而下不同行测点风压数据呈平稳变化趋势,而同一行不同列测点风压数据则差别显著;分析不同测点层(列)取舍方式对动力响应的影响可知,适当减少测点层数对动力响应结果影响甚微,而减少测点列数则使动力响应出现较大变化,说明在风洞试验模型测点布置时,可适当增加测点行间距,并尽量控制测点列间距,以此来解决测点总数限制的问题。     

基于网函数插值理论的结构表面风压预测

影响结构表面风荷载分布特性的因素很复杂,且具有不确定性,仅靠风洞试验难以完整地获得和描述其风荷载分布特性。因此,探讨了基于网函数插值理论的结构表面风压分布预测。首先,介绍了一种可多方向拟合一次误差调整的网函数插值法,并基于网函数插值技术对于多个传感器所获得的数据进行数据融合,提出了结构表面风压分布预测方法,然后用风洞试验数据进行了验证。实例验证结果表明：网函数插值法可以根据布置在结构物表面的测点网,快速计算出相邻位置的表面风压值,这是作为数据融合手段预测结构表面风压分布特性的一个有效途径,且该方法稳定性好,简单实用,精度较高,可被应用于风洞试验中减少测点数量和扩充复杂建筑表面风压分布数据等。     

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。     

摄动随机局部正交无网格伽辽金法

通过研究局部正交无网格伽辽金法和二阶摄动技术,构造了摄动随机局部正交无网格伽辽金法。该方法只需节点信息,不需将节点连成单元,随机场离散点与离散节点无需重合,不受单元制约。因此,结构离散随机变量个数的增加不会增加求解方程的个数,并保留使用正交基函数本解时的优点,避免了矩阵求逆,且导数具有通式,简洁明了,易于编程实现。采用罚函数法施加本质边界条件,不会增加未知量个数,收敛速度快。对含随机参数结构静力学问题进行了分析,算例证明了该方法的正确性与高效性,为解决结构随机响应问题提供了一种新方法。     

大跨度屋盖结构等效静风荷载分析方法及应用

将大跨度屋盖结构等效静风荷载分为平均分量、背景分量和共振分量3个部分.以荷载响应相关系数法为基础,结合本征正交分解法,用脉动风荷载的本征模态表示等效静风荷载的背景分量,用主导振型的惯性力表示等效静风荷载的共振分量.进一步提出2个重要指标,选择最主要的本征模态和结构振型表示等效静风荷载,建立荷载模态、结构振型和等效静风荷载之间的联系.将该方法用于一单层球面网壳,计算结果验证了该方法的可靠性.     

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.     

大庆石油学院体育馆屋面风荷载的风洞试验及CFD数值模拟

目的确定大庆石油学院体育馆屋面的平均风压系数，为该工程的结构抗风设计提供荷载依据，探讨采用CFD数值模拟技术来确定复杂体形建筑物表面平均风压分布的可靠性．方法对大庆石油学院体育馆屋面风荷载进行刚性模型风洞试验研究，并基于Fluent6．1软件平台，采用雷诺应力湍流模型（RSM）对屋面的平均风压进行了数值模拟．结果通过风洞试验，得到了体育馆屋盖表面的平均风压系数，并分析了屋面的风压分布特性，得出了最不利风向角和分区体型系数．通过CFD数值模拟研究，探讨了各种参数变化对平均风压计算结果的影响，并将计算结果与风洞试验数据进行对比，两者吻合较好．结论CFD数值模拟技术作为一种新型的研究方法为研究建筑物表面的静态风压分布规律提供了一种较为简便、快捷、低成本的途径。可较准确地模拟实际大跨度屋盖表面的平均风荷载．将CFD技术用于工程方案阶段的预研是一种较为安全稳妥的思路．     

建筑物风荷载环境数值模拟研究

应用FLUENT软件的数值模拟方法,进行了单体建筑环境下的风效应仿真计算,模拟了单个建筑物的三维流场及表面风压系数,将数值模拟结果与实例风洞试验进行对比,验证了数值模拟分析结果的有效性和可行性,并在此基础上研究了风荷载环境的影响因素.     

基于风能传感器网络中的传输功率控制

传感器网络利用风力发电、超级电容储能,通过分析电源的充电、漏电和节点的能量消耗情况,提出一种新的基于能量等级的传输功率控制策略,EL—TPC。在EL．TPC中,传输功率被分为3种模式,通过调整节点的工作模式,形成分层的网络架构,优先使用储能较多、充电快速和存在漏电的节点,最大限度延长网络的工作时长。结果表明,EL—TPC可以显著延长整个网络的工作寿命。     

基于WSN的风力发电运行监测系统LEACH协议改进研究

本文首先介绍了基于WSN的风力发电运行监测系统的结构,针对风电场的特殊模型,提出了使用LEACH协议作为其路由协议的方案.针对LEACH协议中簇头节点能量消耗过大和簇头节点与基站通信距离长的特点,提出以节点剩余能量来作为簇头节点选取的标准,同时通过限制簇内节点数目,在传输中提出簇内单跳、簇间多跳的路由方式,以减少簇头能...     

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.     

下游高层建筑对上游低矮建筑屋面风压影响

运用ICEMCFD-CFX软件,采用SST k－ω湍流物理模型,模拟了较高层建筑物对常见的轻型门式刚架双坡屋面的风压影响,得到在不同的间距下,双坡屋面随风向角变化的风压分布特性及变化规律．     

基于CFD的桥梁三分力系数识别的数值研究

用CFD方法研究桥梁周围的风场特征,不仅能得到流场的压力、速度和涡旋的分布,还能提取桥梁的各种气动参数。对以一大跨度桥梁断面为例的扁平单箱梁模型进行了不同攻角下的三分力系数CFD数值识别,将识别结果与风洞试验值进行了对比,并画出了0°攻角下的压强和速度分布图,验证了采用CFD技术识别桥梁三分力系数方法的可行性与可靠性。     

单层球面网壳风振分析的时域法与频域法比较

根据风洞试验同步测量的风压数据,分别采用时域Newmark-β法、频域完全二次型组合法以及平方总和开方法计算单层球面网壳结构的节点峰值竖向位移响应,对3种方法的计算精度、计算时间等进行了比较;并且给出了一种离散荷载时间序列的新途径,即应用本征正交分解技术将脉动风荷载分解为空间协方差模态和主坐标,对主坐标时间序列利用三次样条插值函数离散成新的风荷载时间序列。分析结果表明：频域完全二次型组合法在进行屋盖风振分析时耗时少,计算效率高。     

基于遗传BP神经网络的短期风速预测模型

为了提高风电场短期风速预测精度,提出将遗传算法和反向传播(BP)神经网络相结合的预测模型.采用自相关性分析找出对预测值影响最大的几个历史时刻风速,以历史时刻的风速、温度、湿度和气压作为BP神经网络预测模型的输入变量;利用遗传算法的全局搜索能力获得BP神经网络优化的初始权值和阈值;采用优化后的BP神经网络分别建立1、2、3 h的短期风速预测模型.实验结果表明,该方法较BP神经网络具有预测精度高、收敛速度快的优点.