超高层建筑脉动风压的非高斯特性

对带切角的菱形超高层建筑进行风洞试验,将试验得到的风压时程数据进行时域、幅域信息分析,研究该类体形超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.基于在各风向角下风压系数的3阶、4阶矩统计量,对高层建筑各立面风压进行高斯与非高斯分布的分区,发现侧面的前缘气流分离区、背风面以及迎风面切角区域的脉动风压存在显著的非高斯特性.对高斯区和非高斯区设计风压系数的峰值因子取值问题和估算方法进行讨论,发现在实际应用中对非高斯区的峰值因子取值偏小.     

基于电磁辐射的隧道变形多参数模型及其应用

基于丽香铁路中义隧道的219组现场实测数据,开展了电磁辐射参数与隧道变形量、变形速率的相关性研究,选用电磁辐射强度、脉冲、能量指标中与隧道变形量、变形速率最相关的参数,建立了隧道变形量和变形速率的多参数模型,并利用该模型对开挖后隧道断面的变形演化规律进行了预测。结果表明：(1)电磁辐射强度极大峰值事件数占比、脉冲数、超过平均能量的峰值事件数占比分别是电磁辐射强度、脉冲、能量指标中与隧道变形量最相关的参数;(2)电磁辐射强度极大峰值事件数、脉冲数、超过平均能量的峰值事件数的波动速率分别是电磁辐射强度、脉冲、能量指标中与隧道变形速率最相关的参数;(3)采用偏最小二乘法(PLSR)建立了隧道变形量和变形速率的3参数PLSR模型,其计算值与实测值的相关系数分别为0.838和0.927,验证了该模型的有效性;(4)现场预测结果显示,3参数PLSR模型的预测值比一元回归模型更接近实测值,且预测可靠性更稳定,表明该模型能提高电磁辐射技术在工程实际中的现场应用水平。     

方腔涡流运动对压力脉动噪声影响的数值分析

为了研究水下方腔内的湍流流动情况,采用k-ε模型和大涡模拟(LES)方法分析了腔内流场的涡旋分布及其发展规律、关键位置的压力脉动特征,运用MATLAB平台对时域下的压力脉动信息进行快速傅里叶变换,得到频域脉动压力级结果,进而讨论了腔内关键压力点的脉动特征.结果表明:压力脉动的峰、谷特征与涡流运动状态具有良好的对应性;方腔不同位置点的压力脉动频率和压力级特征不同,与相应的涡流运动状态密切相关;通过与相同方腔模型脉动声压实验数据的对比表明,在40 Hz以上频率,方腔涡流压力脉动级与实验具有很好的符合度,验证了数值模拟和傅里叶分析方法的可行性和准确性.     

高层建筑脉动风压的非高斯峰值因子方法

为了更好地确定建筑表面的设计极值风压,以具有“靴型”造型的复杂超高层建筑为例,研究非高斯峰值因子的计算方法.在风洞试验的基础上对各风向角下的风压系数时程数据进行三阶、四阶矩统计量分析,研究该复杂超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.分别通过基于零穿越率的峰值因子法、改进峰值因子法、Sadek Simiu法和改进Gumbel法对各风向角下风压数据的峰值因子进行估计,并在改进峰值因子法的基础上提出偏度非高斯峰值因子法.对各种方法的适用性及计算结果进行对比分析表明,改进峰值因子法在峰度小于3的情况下不适用;偏度非高斯峰值因子法与Sadek Simiu法相比,两者的计算结果十分吻合.     

深圳大运会主体育场罩棚风压分布的数值模拟

为了求得体育场罩棚的风载体型系数,基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对深圳大运动会主体育场罩棚风压分布特性进行了数值模拟.采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解.将数值计算结果与风洞试验结果进行了对比,两者吻合较好,在此基础上,分析了风向角和风攻角对风压分布的影响,探讨了罩棚周围流场的绕流特性,并根据罩棚的结构形式及风压分布特点,给出了最不利风向下罩棚表面的区域平均风压系数以及罩棚设计风荷载的计算方法.结果表明:风向角对风荷载的影响较大,不同风向角下,来流的分离和漩涡脱落作用均有较大的不同.风攻角对罩棚表面风压分布的影响不大,对罩棚局部峰值的影响在15%以内,整体影响在5%以内.     

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%.     

Symbol error probability of an OFDM receiver with pulse blanking based on the peak value threshold

Pulse blanking based on the peak value threshold is a widely used method to eliminate impulsive interference in the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver. To assess the impact of pulse blanking on the link transmission reliability of the OFDM receiver, the analytical expression for the signal-to-noise ratio (SNR) of the OFDM receiver with pulse blanking based on the peak value threshold is derived in the frequency selective fading channel. According to this analysis, the calculation method for symbol error probability is given in this paper. Computer simulation indicates that theory accords with simulation and validates the accuracy of theoretical analysis.     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明：安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值（包括迎、背风面）,降低幅度可达40%。     

建筑能耗计算的海洋气象参数逐时化方法

为获取适用于海洋性气候条件下关键节能气象参数的逐时化方法,针对温度、露点温度、相对湿度、风速、大气压5种节能计算气象参数,通过对比内陆代表城市和沿海代表城市,分析了线性插值、三次样条插值、分段三次Hermite插值、Akima插值和径向基插值法在海洋性气候条件下的适用性及特点。研究表明：海洋性气候条件下,冬季温度最佳插值法为三次样条插值,湿度为Akima插值,夏季温度和湿度的最佳插值法同为分段三次Hermite插值;露点温度的最佳插值法在冬、夏两季同为线性插值法、风速和大气压的最佳插值法在冬、夏两季同为Akima插值法;不同气象参数的插值准确性在相同的季节整体变化趋势相同,夏季插值精度由小到大为风速、露点温度、湿度、温度、大气压,冬季为露点温度、风速、湿度、温度、大气压。露点温度、湿度和风速插值精度受地域影响程度较大,三者受地域影响由小到大依次为湿度、露点温度和风速。温度、大气压数据插值精度受地域影响小。     

简谐波叠加法模拟风谱

目的模拟脉动风荷载，在时域内实现数值模拟建筑结构的内力分析和变形计算．方法采用Davenport风速谱并根据Shinozuka理论，应用简谐波叠加法分别模拟了脉动风速、脉动风压和脉动风荷载时程曲线．结果求出了该风谱的功率谱密度和相关函数，并分析了某12层框架结构的顶层位移和加速度反应．证明此方法高速有效，且符合工程精度的要求．结论理论值和实测值的比较结果表明简谐波叠加法是一种正确有效的风荷载分析方法，能够反映结构的基本动力特性，对高层建筑的风振控制有一定的应用价值．     

风力机近尾迹区域气动噪声分布和传播规律的实验研究

以S系列新翼型水平轴风力机为研究对象,利用声阵列法对S系列翼型风力机的近尾迹区域声场噪声分布和传播规律进行了实验研究。利用丹麦B&K公司的振动噪声采集分析系统在风洞开口试验段,在保证额定来流风速10m/s不变,对不同尖速比下的S系列翼型水平轴风力机风轮下游进行噪声测试,并且对最大声压级进行了分析。结果表明：风轮在旋转过程中,风力机风轮下游同一截面不同尖速比下噪声最大声压级的分布规律是在测试截面上由圆心沿半径增大的方向依次经过三个压力脉动变化强烈的区域,它们是测试圆心区域、中心涡区域、叶尖涡区域,测点在上述三个区域都会出现声压级的峰值,并且在叶尖涡区域声压级的峰值达到最大;在同一尖速比不同截面下风轮近尾迹区域噪声传播变化规律是沿着x轴正方向远离风轮旋转平面的测试截面上中心涡区域和叶尖涡区域半径增大,不断向外迁移。     

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.     

大型低矮圆柱壳结构风荷载特性的风洞试验

以实际工程中的10方立式钢储罐为研究对象,采用刚性缩尺模型风洞试验方法,获得大型低矮圆柱结构内外表面的风压分布规律.结果表明：大型低矮圆柱壳结构外表面的风荷载与规范采用的数据有较大差异,内表面风压呈现出明显的波动.对平均风压和脉动风压的相关性分析表明,准定常理论仅对外表面的背风区适用.对各测点风压时程数据进行三阶和四阶矩统计量分析,研究低矮圆柱壳表面风压的非高斯特性.结果显示：绝大多数测点的概率密度偏离高斯概型.为了便于设计应用,给出非高斯峰值因子的参考数值.与以往试验结果的比较表明：不同高径比的圆柱壳风荷载有所不同,负压区的体型系数绝对值随着高径比的增大而增大.     

武汉电视塔的动力特性及抗风可靠性分析

本文对武汉电视塔主体结构的动力特性及抗风可靠性进行了初步分析,用极值分布交换法对武汉地区风荷载进行了统计、动力特性实测及分析和基于泊松假定并考虑风向影响的动力可靠性分析。按本文方法计算的动力可靠性与数值模拟法的计算结果是一致的。     

基于峭度和时域能量的局放脉冲提取算法

提出了一种针对电力电缆局部放电脉冲的提取方法,首先根据信号峭度的变化定位局部放电脉冲峰值所在位置,然后根据信号能量的变化采用滑动能量搜索的方法以局部放电脉冲峰值为中心向两边计算搜索局放脉冲的边沿,从背景噪声中准确提取局放脉冲信号。该方法可以将局部放电检测信号中纯噪声信号部分与包含局部放电脉冲信号的部分区分开来,且不受局部放电脉冲个数和脉冲所在位置的限制,并具有步骤简洁、计算量小的特点。通过与小波阈值去噪、经验模态分解（EMD）两种主流电力电缆局部放电脉冲提取方法的仿真实验对比和实际实验对比,验证了该方法的有效性与准确性。     

Observations of the field-aligned residual flow inside magnetic cloud structure

In this paper, we report two MC events observed by WIND spacecraft with good examples of field-aligned residual flow inside the MC structure. For both events, the co-moving frames are determined through the deHoffman-Teller (HT) analysis and the axial orientations are inferred by the newly developed minimal residue (MR) method. The nature coordinate system for both events are constructed with velocity of the HT frame and the inferred MC axis, the field and flow remaining in the HT frame are analyzed at this coordinate system. As a result, we find that the residual flows in the co-moving HT frame of the two MC events are almost anti-parallel to the helical magnetic field. We speculate that the field-aligned residual flows are large scale coherent hydrodynamic vortices co-moving with the MCs at the supersonic speed near 1 AU. Data analyses show that the event in slow ambient solar wind is expanding at 1 AU and another one in fast solar wind does not show apparent expansion. Proton behaviors for both events are quasi-isothermal. Accelerated HT analysis shows that both events have no suitable HT frame with constant accelerations, which suggests that both events may be moving at the constant speed near 1 AU under the assumptions of the HT analysis. For both events, the ratio of the dynamic pressure to the magnetic pressure is larger than that of the thermal pressure to magnetic pressure, which suggests that the dynamic effects due to the plasma flows remaining in the co-moving HT frame are more important than the thermal effects in the study of MC evolution and propagation. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40621003, 40804046, 40536029, 40674084 and 40523006), the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant No. 4902006CB806304), the Specialized Research Fund for State Key Laboratories, and the Open Research Program of the State Key Laboratory of Space Weather, Chinese Academy of Sciences     

锥形涡诱导下正方形平屋盖风压特性

为揭示旋涡作用下的脉动风压功率谱特性和确立谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系,基于大跨屋盖结构风洞测压试验,以涡轴方向测点列和横风向测点列为研究对象,分析了来流非垂直于迎风墙面时3种不同来流工况(均匀流、格栅紊流和B类地貌)和3种不同风向角(15°、30°和45°)下正方形底面的平屋面风压分布和锥形涡涡轴的运动特征.分析结果表明,3种来流工况下屋面最大风吸力、最大脉动值均出现在屋面下三角区的迎风顶点附近.3种风向角下,30°时在迎风顶点附近锥形涡诱导的平均、脉动风压均达到最强.对于同一来流工况下,随着风向角的逐渐增大,涡轴与迎风前缘的夹角和再附作用范围均在逐渐减小.涡轴方向迎风点附近测点风压谱谱峰值与其对应的屋面风吸力成正比例关系:在高频范围内,测点风压谱相应频率对应的谱能量峰值越大,屋盖平均风吸力也越大;在低频范围内,相应频率对应的谱能量峰值越大,其脉动风吸力也越大.均匀流下涡轴方向各测点间的互相关性较弱,格栅紊流和B类地貌下测点间的互谱曲线呈现指数衰减模式.     

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。     

Pressure distributions on prism-shaped buildings in experimentally simulated downburst

Wind loading is one of the most significant factors in civil engineering that influences the structural design considerably.In this paper,a group of manufacturing equipments for downburst simulation based on impinging jet model was developed for investigating the wind loads on structures:including the centrifugal air bellows to generate airflow,a movable platform to realize multiple locations of the building and a freely rotatable turntable to implement alterable building angles.Hundreds of transducers were used to measure the wind action on all surfaces of the building.The pressure coefficients calculated from the observed data were utilized to evaluate the downburst wind load.Pressure distributions on three prism-shaped building models with different placements and angles were investigated to obtain the maximum wind action and mean pressure coefficients.The results showed that the maximum pressure coefficient would reach 1.0 on the top surface if the downburst just broke out over the edifice.Considering that the building was in the developing field of the downburst,the top and the front surfaces would be under high wind pressure and only the back surface would endure wind suction.When the downdraft happens away from the prismatic building,all surfaces,except the front surface,would subject to suction with different degrees.It was also found that the pressure coefficient on the right surface would get its negative peak at first and then go straight up to 0.6 as the angle changed from 0°to 45°and the wind pressure on the front surface would decrease slightly through the whole process.The assertive results provide elemental data for structural wind-resistant design in civil engineering for the downburst-prone areas.     

椭园形双曲抛物面鞍形壳体屋面风压分布系数的实验研究

本文通过模型风洞实验,对椭园形双曲抛物面鞍形壳体屋面的风压分布系数进行了研究。实验是在模拟大气边界层风洞中进行的。根据不同风向作用下屋面风压的实测分布规律,给出了最大风压系数和整个屋面的平均风压系数。在所研究的矢跨比范围内,最大风压系数C_(pm)=-206q,最大平均风压系数(绝对值)(?)_p=-0.82q(q为速压)。实验结果表明,风向对屋面风压分布起着最为重要的作用。