脉动风的数值模拟

基于脉动风的概率特性,采用谐波合成法模拟了某斜拉桥主梁的水平脉动风速时程样本。结果表明：谐波合成法可以有效地模拟具有一定相关性的节点脉动风速时程,其模拟精度、速度和稳定性均可满足工程需要。     

大跨度悬索桥脉动风场的数值模拟

针对大跨度悬索桥的结构形式及振动形态的特点,结合自然风的相关特性,将实际的互相关三维脉动风速场简化为多个线状的不相关的一维脉动风速场。基于谱解法,采用互谱密度矩阵Cholesky分解的显示表达,采用Matlab编程模拟了一大跨悬索桥的脉动风场,应用随机信号分析处理技术对模拟样本进行校验,结果表明模拟值和目标值较为吻合,满足工程实际需求。     

脉动风荷载时程数值模拟研究

在工程结构日趋大型化、复杂化、超高超限化的今天,建筑结构风振响应的研究受到学术界、工程界的关注和重视,数值模拟方法生成脉动风时程对于掌握结构风振特性、减少风致灾害有很好的帮助作用。介绍了近地表层风场的基本特性,阐述了实际工程应用过程中的线性滤波法和谐波叠加法模拟脉动风时程的原理,重点对谐波叠加法模拟脉动风速时程的数学形成过程进行了研究。     

基于台风风谱的电视塔风场数值模拟

针对上海青浦电视塔的结构形式及振动型态的特点,考虑脉动风的竖向相关性以及电视塔结构风速谱随竖向位置变化的特性,本文基于台风基本特性,采用随高度变化的田浦台风风速谱以及不随高度变化的石沅台风风速谱,运用数值模拟方法,仿真得到了与塔高竖向相关的43条脉动风速时程样本。经与采用不随高度变化的Davenport谱的结果相比较,得出一些有意义的结论。为提高计算效率和计算精度,引入了快速傅立叶变换技术。通过比较自功率谱和自相关函数可以看出,模拟值和目标值吻合得很好,从而验证了本文计算的准确性与有效性。     

大跨度斜拉桥三维脉动风场模拟

针对大跨度斜拉桥结构形式及振动型态的特点,结合自然风的相关特性,提出了一种简化的三维脉动风速场模拟方法,将实际面状的三维脉动风速场简化为多个线状的一维脉动风速场。基于谱解法,采用互谱密度矩阵Cholesky分解的显式表达,并运用FFT技术,以京沪高速南京长江大桥为工程实例,进行了三维脉动风场的模拟,并对模拟样本进行检验,结果表明模拟值与目标值吻合良好。     

特高压输电塔脉动风场模拟分析

运用谐波合成法对输电塔线体系进行了顺风向脉动风场模拟,通过对模拟脉动风的功率谱与目标功率谱的验证,指出该方法能准确有效的模拟出符合要求的随机变量。     

塔架结构的脉动风荷载数值模拟及响应

脉动风荷载数值模拟是进行风荷载响应分析的基础。采用三角级数法对脉动风荷载进行了模拟,并借助有限元分析软件,对风荷载作用下塔架结构的动力时程响应及频谱特征进行了分析。     

山地下击暴流风场的数值模拟

下击暴流的区域分布特征表明山地发生下击暴流的可能性较平原更大,为了研究在山地地形影响下的下击暴流的风场特性,采用冲击射流风场模型对1∶3 000缩尺比的三维余弦山体进行下击暴流风场的数值仿真。并将数值模拟的结果与同工况下的物理试验数据进行对比。研究结果表明:RNGk-ε湍流模型更加适合用于研究山地地形影响下的下击暴流的风场特性。     

风作用下高层住宅火灾正压送风排烟数值模拟

风作用下的高层住宅火灾会显著增加消防员灭火行动的危险性,而正压送风排烟能为消防员提供安全的作业环境。利用FDS,以风作用下高层住宅建筑扑救伤亡案例构建物理模型,并根据现有高层建筑灭火战术中进攻位置的不同,对比4种排烟机位置的控烟控热效果,继而提出能够提高消防员行动安全的正压送风排烟策略。研究表明,将排烟机设置在着火层疏散楼梯间对公共走道和电梯前室加压是最优的选择。     

两种角部形式并列双方柱风荷载数值模拟

为探究角部处理措施对于并列建筑的气动干扰效应影响,以凹角和圆角两种角部处理（角部变化率10%）并列双方柱为研究目标,在B（两方柱中心距）/L（方柱边长）=1.2的间距比工况下进行大涡模拟。对比两组并列双方柱的平均风压系数、流场机理、升力系数与阻力系数时程。结果表明两种角部处理的并列双方柱均在间距比为1.2时出现偏流现象;凹角方柱对气流前缘分离有增强效果,结构升力系数与阻力系数极值均大于圆角方柱;圆角方柱周围旋涡发展更完全,气动力系数受偏流旋涡影响波动更大。     

高耸结构风场的脉动风速时程模拟

针对高耸结构时域分析的随机风场特点,采用经过FFT算法改进的谐波合成法,编制计算机程序对脉动风场进行数值模拟。以某斜拉桥桥塔为例,模拟了其横桥向脉动风速,并对模拟所得样本进行检验。分析结果表明这种方法可以准确、高效模拟出高耸结构的随机脉动风场。     

风荷载作用下斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某斜拉桥为研究背景,对风载作用下斜拉桥拉索疲劳可靠性和疲劳损伤进行分析。首先依据当地风速统计资料获得桥梁模拟点的风速时程,对影响桥梁抖振作用下的风荷载进行计算;然后采用自编的风桥动力响应程序,得到风荷载作用下部分斜拉索的应力时程;基于构件累积损伤理论,得到拉索的疲劳可靠度和疲劳损伤。结果表明:风荷载对长索的损伤影响程度较短索大,抖振作用下,拉索的可靠度都满足使用要求,疲劳寿命满足设计要求,拉索不会破坏。     

电视塔脉动风荷载模拟研究

在高耸结构工程设计中,通常将风分为平均风和脉动风加以分析,脉动风为平稳随机过程,随着计算技术的不断发展,基于随机过程的脉动风荷载愈来愈受到人们的重视。笔者利用时间序列中的自回归模型AR来求取脉动风的随机过程,找出了适合某电视塔的自回归模型的阶数。     

侧风作用下挡风墙-列车系统的数值模拟

列车在经过大风区域时往往需要用建造挡风墙来保证列车的安全性。文章通过CFD模拟平台建立挡风墙-列车系统,研究了风速对系统的影响以及列车与挡风墙之间的相互影响。结论如下:当风速增大时,列车与挡风墙气动力系数的绝对值都有减小的趋势;挡风墙可以有效地减小列车的气动力系数;列车的存在使得挡风墙的侧力系数与力矩系数减小,升力系数增大。     

考虑脉动风影响的斜拉索在支点激励下的非线性振动

应用柔性拉索的非线性振动响应计算理论,提出考虑横向脉动风荷载作用及支点激励的拉索非线性振动计算方法。以力学特性不同的两种斜拉索为对象,通过数值方法分析横风作用和支点激励下的钢索、CFRP拉索非线性振动响应,比较支点激励频率、风速、阻尼器对参数振动响应的影响。结果表明,在拉索基频f1以及两倍基频2f1的支点位移激励下,脉动风虽然导致拉索出现不规则的竖向和横向水平振动轨迹,但不会改变拉索的参数振动特性;横向风荷载对参数振动具有空气阻尼力的效应;总体上CFRP拉索的参数振动振幅小于钢索,特别当拉索跨度比较大时,CFRP拉索的振幅将明显低于同跨度的钢索;黏性阻尼装置的减振效果与拉索的结构条件有关,当拉索的无量纲参数λ(Irvine参数)较大时,阻尼器的减振效果不明显,反之当λ较小时阻尼器有一定的减振效果。     

基于FLUENT的下击暴流风场的数值模拟

基于冲击射流理论,利用CFD（Computational FluidDynamics）通用商业软件FLUENT对下击暴流风场建立三维数值模型,分析了下击暴流风场径向速度的竖向剖面分布,并将此结果与三种经验风速剖面和一种实测风速剖面进行对比,认为此模拟方法所得到的下击暴流风场可信,这对进一步研究实际工程的抗风设计有一定的借鉴意义。     

球壳三维定常风场数值模拟

选用Realizableκ-ε和RNGκ-ε两种湍流模型对大气边界层中球壳的定常风流场进行了数值模拟,并将计算结果与风洞试验进行了比较。结果表明,Realizableκ-ε模型和RNGκ-ε模型均能为工程应用提供有效的参考,并可以在一定程度上对荷载规范进行补充。对于球壳,数值模拟的精度基本可以达到工程应用的要求。这为空间曲面钝体绕流现象的数值模拟提供了依据。比较而言,RNGκ-ε模型的计算结果更为合理。     

基于流体力学理论的风场数值模拟

利用流体力学理论对自然风进行描述,对风场进行数值模拟.运用基于特征线理论的分离变量算法(Char-acteristic-Based Split,CBS)求解流体域,推导了CBS算法的有限元方程.并利用自主开发的AADS中的流体计算模块对稳态风场进行数值模拟,给出了建筑物表面的风压分布规律,为进一步研究提供基础.     

六塔楼群体高层建筑风场数值模拟

采用数值模拟方法对杭州市市民中心这一六塔楼群体高层建筑的风场进行了计算分析,获得了该建筑与典型规则钝体建筑所不同的风场分布特征.同时,给出了设计时可用的整体阻力系数值.     

地铁近距离平行隧道有限元数值模拟

对近距离双孔平行隧道，不同的开挖顺序会有不同的结果，第二孔隙道是在第一孔隧道扰动之后的地层中修建的，地层刚度条件不再对称，第二孔隧道的修建又对已建的第一孔隧道有影响，这一影响又与围岩类别，隧道间的间距，开挖和支护方式等因素有关，应用ANSYS程序对这些因素进行了分析，揭示了这类隧道在开挖之后地表和拱顶下沉的规律。分析表明，第二孔隧道的掘进对已修建的第一孔隧道有较大的影响，这时的分析即不同于单孔隧道，也不同于交错重叠隧道。