基于AR模型台风风场模拟

由于获得实测的台风风速曲线记录比较困难,因此在现有的数学模型基础上开展台风风场的数值模拟研究显得十分必要。文章根据拟合得到的"石沅"台风谱,采用AR模型生成具有时间相关性和空间相关性的脉动风速,从而获得台风空间相关性风场。模拟风速的自相关函数和功率谱密度函数与目标自相关函数和目标功率谱均吻合较好,证明了AR模型具有较高的精度,同时也验证了所取参数的正确性。     

开阔地貌台风风场现场实测与风洞试验应用研究

基于100m高测风塔上风速仪的现场实测数据,获得了开阔地貌台风风场的平均风速剖面与湍流度剖面模型。在大气边界层风洞中准确模拟了台风风场和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)规定的B类风场,并通过一个大跨刚性模型测压试验,详细分析与对比了两类风场条件下大跨屋面风荷载分布规律特征。研究结果表明:在开阔场地条件下,台风近地边界层平均风速沿高度分布符合对数律,亦满足指数律,风剖面幂指数介于规范规定的A类风场与B类风场之间,平均湍流度比B类风场规定值大1倍;台风风场作用下,开阔地貌大跨结构屋面风荷载受湍流度的影响远高于受平均风速剖面的影响,体型系数随湍流度的增大而增大,屋面风荷载亦随之增大。     

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。     

台风作用下输电塔塔周风场与动力响应实测分析

通过安装于台风中心的输电塔监测装置获取的实测结果,分析了台风“海马”经过期间塔身所处位置的风场特性及其动力响应特征。测试和分析结果表明：台风登陆前后,处于风眼区域的塔身位置处风向相反,登陆时刻的风速明显减小。台风经过期间湍流度和阵风因子均随风速增大呈现明显的非线性减小。10min平均风速大于10m/s后,顺风向湍流度稳定在20%~40%之间,阵风因子小于2.0。塔身位置处的顺风向脉动风速谱相较von Karman经验谱,其低频段吻合较好,高频区域能量明显偏低。不同风速下的塔线体系频率和阻尼相对稳定,对于1阶弯曲,横、顺跨线向阻尼比均约为2.5%,其较一般钢结构的偏高。输电线和塔身的耦合共振不明显。实测塔头加速度频谱分析表明塔身横、顺跨线向的1阶整体弯曲模态振动显著,但其模态位移在塔头总振动位移中占比不到10%,表明塔身动位移是以背景分量为主。     

常州东经120主题公园景观塔风场模拟及风振分析

常州东经120主题公园景观塔(摩天轮)采用特殊的高耸结构型式,在风荷载作用下的结构舒适性问题需要重点关注。本文根据风的统计特性,人工生成风速时程;利用风的空间相关性,将在结构各个节点处生成的不相关的风速转换成空间相关的风速场;把模拟生成的风速合理地转换为风荷载作用于相应的单元节点上,利用有限元法求得结构的风振响应。计算结果与风洞试验数据吻合良好。     

华南沿海地区台风风场数值模拟与危险性分析

利用台风关键参数的概率分布模型,建立了台风年极值风速概率分布模型,对华南沿海地区不同重现期内的台风极值风速做出推断,为该地区建筑设计及城市防灾减灾提供了风荷载信息,以确保建筑结构在台风侵袭下的安全性。     

基于脉动实测的输电塔风振响应简化分析

风荷载对输电塔起着控制作用。本文以800kV特高压输电塔为研究对象,通过环境脉动实测研究单塔顺风向风振响应。采用风速仪、SVSA软件同步测得塔顶风速及塔身各高度处加速度。根据实测结果采用MATLAB软件拟合结构一阶广义荷载谱,并基于等效静风荷载法简化分析顺风向风振响应。结果发现,拟合所得一阶广义荷载谱公式精度较高,简化分析方法与理论分析结果较为接近,能够满足工程需要。     

基于实测数据的台风边界层风速剖面特征研究

目前规范中对台风影响区建筑物的抗风设计采用类比非气旋风场的方式来进行,然而大量实测结果表明台风剖面与非气旋风场风剖面存在较大差异,风剖面的影响因素和变化规律目前仍不明确。为清晰地了解台风的剖面特征及其规律,基于多个台风的实测剖面数据,以下垫面类型、台风结构分区和风速大小三类控制指标对数据进行分类,对各个类别的风剖面数据进行对比分析。研究表明：台风剖面中的近地急流层与下垫面类型、台风结构分区和风速均有关,即A、B类场地、较大风速和台风后眼壁区更易出现近地急流层;台风风剖面的梯度风高度与下垫面类型和平均风速存在着一定关系,A、B类场地的梯度风高度由台风中心向外呈增大趋势,C类场地下的梯度风高度从台风中心向外呈先减小后增大趋势。     

某办公建筑能耗模拟与实测数据对比分析

本文采用eQUEST能耗模拟软件模拟某办公建筑能耗,并与实测能耗进行对比,分析引起实测能耗数据与模拟能耗数据差异的原因,为后续能耗模拟仿真应用的合理性、运营监测与仿真联合优化运行策略的可行性提供参考。     

基于天气预报模式和大涡模拟的台风风场多尺度耦合数值模拟

结合2015年第1509号超强台风"灿鸿"期间在杭州九堡大桥的现场实测数据,基于WRF(weather research and forecasting)和LES(大涡模拟)的台风多尺度耦合数值模拟方法,重现了台风"灿鸿"的中小尺度发展演化过程,并对九堡大桥周边台风风场进行多尺度精细化模拟;以多项式插值的方式解决疏网格向密网格的背景风场要素降尺度耦合问题;最后通过大涡模拟获得了九堡大桥周边地区30 min瞬态台风风场数据。模拟得到的瞬态风速结果与实测数据在统计意义上较为吻合,表明WRF-LES耦合系统能实现从气象中尺度到建筑小尺度的多尺度数值模拟,有效地获取一次台风过程中目标区域的瞬态台风风场。NSRFG(narrowband synthesis random flow generator)方法生成的入口脉动风速适用于局部台风风场的LES计算,模拟所得风速功率谱与实测结果在低频段基本一致。     

住宅室温模拟和实测数据的一致性分析

通过对住宅内某个测试房间模拟计算室温与实测室温的一致性分析,研究了天空背景辐射、太阳辐射、邻室室温等扰量对室内热状况的影响程度,并反推计算得到了测试房间与室外的逐时通风换气量。同时,一致性分析又说明了模拟软件DeST反映住宅室内热状况变化规律的准确性和合理性。     

基于北京中心城区实测的城市边界层风场特性

为了对城市边界层的特殊风场特性进行研究,利用位于北京中心城区325 m气象观测塔,在9个不同高度布置超声风速仪,得到了2013-2017年间风速、温度连续观测的实测数据.统计分析表明:北京城区以良态风为主,盛行北风、西北风及南风,但强风主要来自西北向;除昼夜温度变化外,城市边界层的热量交换很大程度受到下垫面逆辐射影响....     

采暖住宅建筑热负荷模拟与实测数据的对比分析

通过采用eQUEST软件对邢台市采暖住宅热负荷的模拟,并利用模拟数据与热表实测数据对比分析,验证了eQUEST软件对建筑热负荷模拟的准确性。     

基于谱表示与AR模型的风场模拟对比分析

谱表示方法与基于AR模型的模拟方法是两类比较常用的风场模拟方法。文章首先对两类方法的原理进行了介绍。随后,通过数值算例详细对比了单指标谱表示方法、多指标谱表示方法、基于4阶AR模型以及6阶AR模型的模拟方法在时间和精度上的差异。结果表明:谱表示方法的模拟精度整体上高于基于AR模型的模拟方法,而后者在模拟效率和内存需求方面具有较大的优势。     

基于实测数据的隧道衬砌受力分析

以武广客运专线浏阳河隧道为工程背景,基于实测数据,对隧道的二衬围岩压力进行分析,并用实测二衬围岩压力与普氏理论以及深浅埋法计算所得值进行对比.利用实测围岩压力作用于衬砌上,计算出其结构内力,分析其受力特性.分析结果表明:普氏理论在浅埋时计算所得竖向围岩压力偏大,埋深大时计算值与深浅埋法接近;二衬所受水平压力远大于理论计算值,与竖向压力的比值大于1.浏阳河隧道二衬最不利位置一般位于仰拱或拱顶处.     

基于实测数据及数值模拟断层对地应力 的影响

 以松辽盆地北部某油区为背景,采用差应变及波速各向异性法对4口井两主力油层进行地应力测量,结果表明：对于同一区块相距仅2 000 m左右的4口井,其地应力状态存在较大的差异,尤其是地应力方向更是如此,影响因素分析进一步表明,地应力状态的差异是由于断层影响所致。为此,基于有限元软件ANSYS进行二次开发,利用三维有限元数值模拟方法,结合优化反演技术,对研究区地应力场进行反演,研究表明：由于断层影响以及复合断层的叠加扰动,研究区地应力状态表现出复杂的非均匀分布特征,断层附近应力方向发生转向,其中断层端部应力方向偏转超过40°,因此,离散“实测点”不能反映断块区地应力场全貌,三维数值模拟是定量分析地应力场的有效方法。     

耦合台风天气预报模式和实测数据的神经网络风速预测

基于准定常假定,风荷载与风速平方成正比.为了实现对结构的台风动力效应进行分析预测,建立了耦合数值天气预报(weather research and forecast,WRF)模式和现场实测数据的风速预测神经网络模型,开展台风短期风速的高精度预测.利用该模型对2017年"泰利"和2018年"康妮"的台风风场进行模拟和预测...     

赛格大厦振动事件中的大气边界层风场实测与分析

为研究深圳赛格大厦5·18出现的振动问题,根据布置在深圳的两台激光测风雷达捕获到的大气边界层风场实测数据进行分析。结果表明：在赛格大厦振动事件中,深圳上空发生了一次持续约12h的突发风气象事件;建筑顶部300~350m高空范围内最大水平平均风速为9~12m/s;全天水平风向稳定,基本保持在西南偏南风向;在200~350m高度范围,水平方向存在一定风切变;垂直方向风速虽然整体较小,但是大气存在较明显的低空对流运动;整体上,越接近地面,低空对流越强。据此并结合已有的振动观测结果,分析了大厦发生振动的可能原因是特定风况引发建筑顶部桅杆涡激共振,持时较长的平稳风气象条件使桅杆持续不断从脱落漩涡激励中吸收能量,通过大厦钢管混凝土结构传导至建筑主体,进而引发桅杆-塔楼系统的高阶共振响应。     

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.