大跨度桥梁结构风荷载模拟研究

基于数值模拟方法的风速时程曲线在桥梁结构风振分析中被广泛采用.本文基于自然风特性,通过考虑结构节点间的风速时程相关性,采用AR模型模拟节点随机脉动风速时程,利用AIC准则确定模型阶数.对模拟所得的大跨度桥梁节点风速时程统计分析表明:AR模型可有效地模拟具有空间相关性、时间相关性的节点脉动风速时程,模拟精度、速度和计算稳定性均满足实际工程应用要求.     

基于AR模型的大跨悬索桥脉动风速时程模拟

为了解决风荷载的输入问题,分析桥梁风致振动响应,提出了基于AR模型的脉动风速时程模拟方法.基于线性滤波法的AR数值模型,依据AIC准则确定了模型的阶数,利用MATLAB语言,采用Kaimal谱编制了随时间和空间变化的脉动风速时程模拟程序;对某大跨悬索桥的主梁、主缆及主塔表面的风速时程进行数值模拟,根据工程实际确定了特定参数的取值,运用功率谱密度函数及互相关函数,考虑空间相关性,对结果进行验证.结果证明,本文方法简便快捷,模拟值同目标值吻合,能够较好地解决风荷载的输入问题.     

基于AR模型的大跨悬索桥脉动风速时程模拟

为了解决风荷载的输入问题,分析桥梁风致振动响应,提出了基于AR模型的脉动风速时程模拟方法.基于线性滤波法的AR数值模型,依据AIC准则确定了模型的阶数,利用MATLAB语言,采用Kaimal谱编制了随时间和空间变化的脉动风速时程模拟程序;对某大跨悬索桥的主梁、主缆及主塔表面的风速时程进行数值模拟,根据工程实际确定了特定参数的取值,运用功率谱密度函数及互相关函数,考虑空间相关性,对结果进行验证.结果证明,本文方法简便快捷,模拟值同目标值吻合,能够较好地解决风荷载的输入问题.     

大跨度连续钢桁拱桥拱肋脉动风场模拟

数值模拟的风速时程曲线在桥梁时域抖振分析中被广泛采用．基于自然风特性及模拟点间的风速时程相关性,采用谐波合成法模拟了南京大胜关长江大桥的拱肋脉动风速时程．对风速时程的紊流度、功率谱和相关函数分别进行了检验,与目标值吻合良好．     

基于自回归模型的桥梁脉动风场模拟

为了客观量化桥梁结构上各点处的脉动风速时程从而为准确计算风荷载效应提供前提保证,在考虑结构节点间的风速时程相关性的基础上,采用线性滤波技术亦即白噪声滤波法中的自回归模型(AR)模拟了某斜拉桥主梁上个别代表点处在任意200 s时长内的风速随机时程.该模型通过线性滤波器将白噪声随机序列输出为符合一定谱特征的平稳随机过程.分别采用Kaimal谱和Panofsky谱作为水平向风和竖向风的风速谱.结果表明:AR模型可以有效模拟脉动风速时程,合成的随机风速时程能够客观反映各代表点风速的时间相关性和空间相关性,其功率谱和目标功率谱也吻合较好.     

斜拉桥的脉动风荷载数值模拟

风荷载是作用在斜拉桥上的重要动力荷载之一．基于数值模拟方法的风速时程曲线在桥梁结构风振分析中被广泛采用．笔者利用谐波叠加法模拟了风速时程样本．算例表明,计算结果与目标谱吻合良好,模拟精度、速度和计算稳定性均满足实际工程应用要求,证明了所用模拟方法的可靠性．利用足速时程数据,可以进一步对斜拉桥进行动力分析。     

基于多维AR模型的风速时程模拟

目的 生成空间多点的顺风向风速时程,比较不同阶AR模型的模拟效果,评价由BIC准则判定的AR模型最优阶数的合理性.方法 根据工程中普遍采用的顺风向脉动风速谱,利用MATLAB软件编制空间多点风速时程的自回归线性模型程序,并嵌入BIC准则以判定多维AR模型的最优阶数,使用不同阶模型对风场进行模拟并比较各阶模型的模拟效果.结果 通过对西堠门大桥风场的模拟发现,BIC准则判定得到的AR模型最优阶数为2阶,同时2阶模型取得了不错的模拟效果;不同阶模型的模拟效果有较大差异,1阶模型离散性较大,6阶、8阶模型模拟精度稍好,4阶模型模拟效果最好.结论 BIC准则判定得到的AR模型最优阶数偏低,但根据其最优阶数进行的模拟也可取得不错的模拟效果;模型阶数对模拟效果有很大影响,阶数过低将导致结果离散性较大,阶数过高并不一定取得更高的模拟精度,选择合理的模型阶数既可取得最优的模拟效果又可节省计算时间.     

基于AR模型的瞬时风模拟

基于AR模型,研究了脉动风的数值模拟方法,编制了瞬时风速和风荷载的模拟程序.将此方法推广到斜拉索结构,模拟计算了苏通大桥A34拉索的风速与风荷载.通过模拟谱与目标谱的对比,证明该方法准确性高,并为下一步斜拉索的振动时程分析提供了激励源.     

基于实测风特性的台风模拟研究

提出一种结合修正Davenport模型和FFT改进型谐波合成法的台风时程模拟方法。首先,对标准Davenport模型进行系数修正,利用特定地区实测风速值和非线性最小二乘法,建立修正Davenport模型。然后,基于修正Davenport模型和快速FFT改进后的谐波合成法进行台风时程模拟。实验表明,该方法提高了功率谱模型与实测风功率谱的吻合度,保证模拟的风速时程谱更好地反映实测风所在地区的风特性,并利用快速FFT较好地改善算法计算效率低的不足。     

某火车站站台雨棚结构风振系数计算

对某火车站站台雨棚结构风荷载进行了数值研究,建立了火车站站台雨棚有限元模型,依据风速功率谱通过数值模拟得到雨棚表面测点风速时程及风压时程,对脉动风作用下的雨棚结构进行了风振反应时程分析,根据分析结果确定结构风振系数,为结构设计中风荷载计算提供依据.     

薄膜结构抗风性能概率评估方法

为研究薄膜屋盖结构不同抗风需求的超越概率评估方法,以重庆地区为例,借鉴PEER基于性能的抗震设计方法,考虑风场随机性,统计重庆地区近十年每月最大风速样本概率分布特征,获得由多项式拟合的设计风速危险性曲线.用Davenport谱表示水平风速谱,推导出风速谱危险性曲线,并用五次多项式进行拟合.考虑薄膜屋盖结构的非线性特征,近似将屋盖结构抗风需求(竖向位移限值)的平均值与风速谱值关系采用幂函数表示,推导出薄膜屋盖结构风载下不同法向变形需求值的年平均超越概率表达式.以平坦薄膜屋盖为例,采用自回归模型的线性滤波器法(AR法)模拟生成30条对应不同风压的脉动风速时程,对屋盖进行动力响应分析,通过计算,获得不同变形需求下薄膜屋盖风振响应的超越概率及最大响应重现期.结果表明:多项式拟合对于薄膜屋盖抗风需求的年平均超越概率表达式推导有较好的简化效果;基于性能的薄膜屋盖结构抗风概率评估方法通过少量结构分析可以得到结构不同位移需求的超越概率评估值.     

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。     

自回归滑动平均模型风速预测最大风能追踪策略研究

变速恒频风力发电机组在额定风速以下的最大风能追踪(Maximum Power point Tracking,MPPT)效果对于机组的效率有很大影响。现有的最大风能追踪策略不论是功率控制模式还是转速控制模式都是无风速测量下的最大风能追踪策略。究其原因,就在于风速无法精确测量。引入时间序列法中的自回归滑动平均模型(ARMA)对风速进行超前一步预测。根据该预测风速的大小来确定下一时刻最优功率点搜索的起始风机转速,再利用变步长转速扰动的最大风能追踪策略(爬山法)找到最优功率点。仿真表明,时间序列法对风速具有较好的预测效果,有效地缩小了最优功率点的搜索区间,缩短了搜索时间,提高了机组的运行效率。     

动力舱冷却模块优化匹配方法实验

为了优化商用车冷却系统的匹配设计,提出基于动力舱前端模块风洞实验的冷却模块优化匹配方法.并以某商用车为原型,进行应用验证.将动力舱内前端模块按设计要求试制成前端零部件模型、冷凝器、中冷器、水散热器4排布置,在风洞试验台上进行性能试验研究.完成冷却模块与风扇的匹配设计,并通过道路试验检验该冷却系统的运行性能.研究结果表明,在4.0～10.0 m/s风速下,单个水散热器的冷却风压降占舱内前端模块总压降的55%～58%,舱内零部件对压降约有3%～5%的影响. 当有效迎风速度达到7.0 m/s时,模块散热量已满足系统额定点要求.基于本方法匹配的冷却系统性能达到设计要求,前端冷却模块的匹配试验可提高系统设计精度,且有利于节能．     

极值-I型风速预测的Bayes方法

为提高极值-I型风速预测精度,在Jeffreys准则的基础上,采用Bayes估计中的Lindley近似方法推导极值-I型风速预测表达式.采用Monte Carlo法产生服从极值-I型分布的伪风速母样,基于伪风速母样分别采用基于Bayes理论和最大似然估计理论的极值-I型风速预测方法进行风速预测,并与伪风速母样的理论值进行对比分析.结果表明:与最大似然估计法相比,采用基于Bayes理论建立的极值-I型风速预测模型进行风速预测的精度更高,且精度随着伪风速母样样本量的增加而提高,位置参数先验样本数量的增加以及先验方差的增大对计算精度没有影响.     

综合考虑风剪切塔影效应的脉动风速模型

风速是影响风机输出功率的重要因素。运用谐波叠加法在Matlab软件中进行仿真建模和分析,建立脉动风作用下的模型,并使用Von Karman目标功率谱对模拟风速谱进行校核,以保证风速时程曲线的准确性。通过分析风机风轮和塔架等特点,阐述了风速和方位角的关系。综合考虑脉动风、风剪切和塔影效应对轮毂风速、平均风速的影响,通过分析风轮扫掠面上各点的风速动态模型,得到模型时空分布特性。结果表明,该模型既考虑自然风的突变性和不确定性,又考虑了风机自身结构特性引起的风速周期性波动,能够理想的反映实际风速,对于模拟风机运行状况具有直接意义。     

考虑尾流效应的海上风电场可靠性评估

提出了考虑尾流效应的风电出力模型,用于电力系统可靠性评估。通过分析复杂风机局部遮挡和尾流效应的影响,建立了考虑复杂地形的部分遮挡尾流效应模型。利用MATLAB软件对不同风速、风向和机组布置下的尾流效应进行了计算,模拟了风场在不同风速和风向下的快速建模。该模型可以更准确地描述风电场风速和风向输出功率的变化,对于调节海上风电场输出的间歇性和随机性有一定的参考作用。     

变速恒频风力发电机组的建模与仿真

通过机理建模法对变速恒频风力发电机组进行建模,建立了其风速、风轮气动、传动系统以及发电机的数学模型,在Matlab/Simulink环境中搭建了各个环节的模型,并针对低于额定风速时的转速控制和高于额定风速时的功率控制,采用PID控制方法对所构建的模型进行仿真控制,实现低风速和高风速时的控制目标,仿真结果验证了所构建模型的正确性和可行性.