温州地区近地强风特性实测研究

为研究我国沿海地区的近地强风特性,基于设置在温州大学的风场观测点(离地约30m高),对台风“海鸥”影响温州时的风场状况进行了监测,获取了台风期间近地风场的实测数据。通过对台风影响过程的风速和风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风速功率谱密度函数和空间相干性等参数的分析,研究了台风“海鸥”影响温州时的近地风场特性。结果表明：台风“海鸥”的湍流度和阵风因子较大,顺风向和横风向湍流度接近;顺风向与横风向湍流积分尺度的均值分别为70.4m和66.6m;实测风速谱与von Karman谱基本符合;实测两点的脉动风速空间相干系数在零频率处与Shiotami经验公式计算结果一致。     

开合屋盖体育场风荷载特性试验研究

建筑立墙迎风面开孔时内部风压随开口处外压变化显著,使得屋盖所受净压显著增大,其测量值往往大于规范取值。而对于屋盖顶部开孔的建筑,其内部风荷载我国规范没有相应取值。为了进行开合屋盖结构设计和探讨屋盖顶部开孔对屋盖风荷载变化的影响,以1∶300的几何缩尺比制作了一个开合屋顶体育场的刚性模型,在B类地貌中对该体育场固定、活动屋盖的上、下表面进行了风洞测压试验,得到了屋盖上、下表面的体型系数、平均风压系数、脉动风压系数和极值风压系数。试验结果表明：活动屋盖的开启,可有效减小固定屋盖和活动屋盖的平均风荷载,引发整个结构承受向下的风荷载;活动屋盖开启将增大固定屋盖和活动屋盖的净脉动风荷载;活动屋盖开启将减小固定屋盖和活动屋盖的极小值风荷载,且固定屋盖上的最大极小值风压系数的位置往屋顶开口方向移动。     

基于完全气弹模型风洞试验输电塔风荷载识别

按照基本缩尺律,设计、制作了输电塔完全气弹模型,并通过大气边界层风洞试验,测试了多种风速、风向条件下输电塔的位移与加速度响应。通过加速度响应功率谱识别出结构的固有频率,并采用Hilbert-Huang变换结合随机减量法识别出包含结构阻尼和气动阻尼的结构总阻尼。利用虚拟激励法建立了由测点位移响应来识别结构顺风向、横风向风荷载的方法。由识别出的风荷载谱曲线,利用非线性最小二乘法拟合得到输电塔顺风向、横风向风荷载经验公式。研究结果表明：风洞试验设计、制作的输电塔气弹模型,测试得到的模型第1阶自振频率与有限元计算结果吻合较好;横风向荷载谱形态与顺风向的相比有较大的区别,其能量分布在一个更宽的频带上,其峰值频率是顺风向的3～4倍。     

考虑特征湍流影响的体育场悬挑屋盖脉动风压谱模型

基于风洞试验对体育场悬挑屋盖的脉动风压谱进行系统研究,旨在得到适用于此类结构的脉动风压谱模型,为风振响应分析提供必要的信息。通过对屋盖表面脉动风压进行谱分析,可知在屋盖前缘处的风压谱与来流风速谱较接近,但屋盖后缘处则差异很大,表现出明显的漩涡脱落特征。因此脉动风压自谱采用来流谱与漩涡脱落谱相结合的形式来描述,并通过权数因子体现屋盖表面不同位置处流场作用的特点。对于脉动风压互谱则用指数衰减函数来表示,并确定了适用于悬挑屋盖的衰减系数。为验证所提出风压谱模型的有效性及特征湍流对风致效应的影响,对系列悬挑屋盖结构进行风振响应分析,风荷载时程分别采用风洞试验测得的风压时程、基于建议风压谱模型模拟生成的风压时程、按拟定常假设生成的风压时程。基于建议模型得到的响应结果与试验结果基本一致,基于拟定常假设的风振响应极值偏小10%～15%,均方根值偏小30%～40%,脉动风压谱建模中不可忽略特征湍流的影响。     

湍流边界层中低矮建筑绕流大涡模拟

通过对平板湍流边界层进行大涡模拟,采用拟周期边界条件维持湍流边界层厚度稳定,提取速度和压力时程作为低矮建筑绕流模拟之脉动入流边界条件,研究脉动入流下的低矮建筑绕流特性。研究结果表明：入流边界特性对网格变化适应性良好,其平均速度剖面、湍流强度、流速频谱特性基本符合空旷地貌风场特性;脉动入流下,建筑表面的平均风压系数、脉动风压系数的计算结果与风洞试验结果基本吻合。受雷诺数及湍流强度的影响,流动分离区负压与试验值存在一定差别;屋盖上分离区风压时程具有非高斯概率特性,尤以气流分离较剧烈的屋盖迎风边缘及屋盖两侧风压的非高斯特性明显,该特征与风洞试验基本一致;受非高斯特性的影响,建议峰值因子g取4.5~5.5。     

大缩尺比气弹模型风洞试验紊流积分尺度修正

风洞试验气弹模型缩尺比常选为1/300~1/800以满足紊流积分尺度相似要求,但一些复杂结构气弹模型实际缩尺比为1/40~1/100以减少模型加工难度及提高模型精度。这类大几何缩尺比造成紊流积分尺度的相似性严重偏离,必须对紊流积分尺度不相似时的风洞试验结果偏差进行修正。基于随机振动理论,推导了考虑1阶基本振型的顺风向风振响应及风振系数计算表达式。通过对一格构式输电塔风振响应分析,研究了顺风向紊流积分尺度Lxu对该结构风振响应的影响。研究结果表明：紊流积分尺度对结构抖振响应有显著影响,对峰值响应及风振系数影响也较大。对于该塔1/40大缩尺气弹模型风洞试验,由紊流积分尺度不相似带来的风振系数试验值的最大偏差可达27%,风振系数平均偏差也接近14%,试验结果偏保守。为便于应用,建议了较为通用的、由紊流积分尺度不相似引起的修正系数,这一修正系数随着结构阻尼比、结构频率与风谱卓越频率的比值（频率比）的增加而减小。     

实腹式垂直拉索通信塔的设计研究

世博白莲泾通信景观综合塔是国内首个实腹式垂直拉索受力体系,独特的建筑外形给结构设计带来难度,本文对该通信塔的结构受力分析、温度影响、异型截面风荷载体型系数和索力监测等问题进行研究,为今后此类结构的设计提供参考。     

并联冗余DC-DC模块蓄电池充电均流方法

并联冗余是应用于风光互补独立供电系统的DC-DC变换器满足高可靠性要求的关键,而均流技术是并联冗余的关键,现有的均流方法无法同时满足并联冗余和蓄电池充电要求。本文在分析并联DC-DC模块蓄电池充电特性的基础上提出了一种实现并联DC-DC变换器瞬时均流的新控制方法。该方法基于平均电流法原理,通过单片机A/D口检测蓄电池充电电压和各并联DC-DC模块充电电流,判断蓄电池状态,自适应调整各模块PWM信号占空比实现均流和充电控制。文中根据理论模型进行了仿真,并构建实际系统进行了实验,仿真和实验结果表明,此方法能够同时满足DC-DC变换器并联冗余和蓄电池三段式充电的要求,验证了方法的有效性。     

基于组合数据清洗与NL-ConvLSTM模型的多步风电功率预测

针对风电数据在采集与传输过程中会产生大量缺失值和异常值,采用DBSCAN算法和最优组内差分法(OIV)组合筛删异常值,随机森林(RF)算法填补缺失值,提升数据准确性;并建立基于以ConvLSTM为单元的编码-预测(EF)网络的风电多气象输入多步预测模型,为了更好利用气象特征信息,在ConvLSTM模型的输入侧添加具有自注意力机制的非局部(NL)模块增强数据特征表现,从而搭建组合数据清洗方法的NL-ConvLSTM多步风电功率预测模型。实验结果表明,该方法能够进一步提高风电功率多步预测精度和稳定性。     

海上风力发电机塔筒用湿固化富锌底漆的研制

采用环氧改性湿固化聚氨酯树脂为基体树脂,鳞片状锌粉为防锈颜料,有机膨润土SD-2为防沉剂,研制了一种单组分湿固化富锌底漆。该涂料施工方便,且对底材表面处理要求低,与传统的富锌底漆相比,防腐性能更优,适用于高防腐要求的海上风力发电机塔筒。