不同流场下钢管输电塔塔身气动力特性

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型. 分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数. 结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近. 对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.     

某核电常规岛厂房风振计算及风荷载频域分析

分别在A类地貌和B类地貌中测得某核电常规岛厂房的刚性模型表面风压风洞试验数据。用频域方法计算了厂房屋盖风致动力响应。计算结果显示结构动态位移响应在不同地貌中差别较小。且正面迎风时结构风致动态位移均方根响应比斜向迎风时要小。分析了不同风向角下结构表面风压谱密度的分布,结构正面迎风时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在低频段;当风沿斜向作用时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在高频段。风压谱密度函数谱峰对应的折算频率与结构振型对应的自振折算频率一致时,结构风致动力响应将会增大。     

湍流强度对桥梁断面气动力特性的影响

桥梁结构处于大气边界层中,由于断面外形复杂、折点较多,其绕流常呈现复杂的流动分离和再附着状态,应评估来流湍流对桥梁断面气动特性的影响。基于节段模型测压风洞试验,获取了均匀流场和3种格栅湍流场下模型表面平均和脉动压力分布,评估了桥梁断面气动力特性的改变,分析了不同风场下断面流动分离再附着的变化。研究发现:湍流显著改变桥梁断面前缘（特别是零度和正攻角时上表面和负攻角时下表面）的分离和再附着特性,进而影响桥梁整体断面的气动力特性;随着湍流强度增加,前缘分离点的平均压力系数的幅值增大,而再附着点向上游移动;湍流强度对分离和再附着的影响程度随着风攻角的增大而变得显著;三分力系数在小风攻角时受湍流强度影响较小,在大风攻角下湍流强度的影响较大,变化的主要原因是断面前缘的压力分布变化。     

台风风场下的1000kV输电塔风洞试验与风振响应分析

以东南沿海地区的特高压角钢塔为对象,针对台风风场在极值风速与风荷载分布相对常规风的差异性,进行风洞试验与风振响应分析.首先,基于台风实测数据,对风剖面指数进行拟合,并对A类地貌下的湍流强度设定进行修正以更符合实际台风风场;然后,针对1000 kV输电塔采用高频天平测力风洞试验,获得各项平均风力系数随风向角的变化以及全塔、塔头、塔身体型系数,并基于谐波叠加法模拟输电线路上各点脉动风速,获得不同工况下的等效静风荷载及风振系数;最后,进行特高压杆塔在台风风场下的结构阻尼、结构频率、塔顶加速度、最大基底荷载等参数的敏感性分析.结果表明:加速度响应对阻尼较为敏感,位移响应和加速度响应对自振频率较为敏感.     

新型可动结点试验研究和数值分析

为解决特高等级大跨变电钢结构的温度变形问题,提出了一种新型的可动结点,该结点可以在长度方向自由滑动一定距离,以释放温度变形,同时又可以在另两个方向上承受荷载.通过平板和结点试验研究了该可动结点的局部性能和整体性能,结果表明,该结点在承受另两个方向的荷载下进行长度方向的移动,移动方向的侧向阻力仅为承受竖直荷载的2.5%左右.根据浙北1 MV特高压变电钢构架建立了温度-荷载耦合数值分析模型,分析了可动结点对于构架变形和承载力的影响.分析表明,对于大跨度连续构架,在中间柱的梁端设可动结点可以有效的解决温度应力问题,该结点也可以用于其他钢结构的温度应力问题.     

变电构架高架柱与人字柱连接节点受力性能试验研究

为研究变电构架高架柱与人字柱连接节点的受力性能和破坏机理及高强钢材在变电构架中的适用性,进行了2个1/2模型试件的试验研究.其中试件SP1的钢管柱为Q345钢,加劲肋为Q235钢,试件SP2的柱和加劲肋均采用Q420钢.试验时先施加用于模拟构架梁反力的竖向荷载并保持不变,然后施加模拟导线拉力的水平荷载,单调加载直至破坏.根据试验结果,得到了试件的承载力、破坏模式、受力机理和应变分布及变化规律,给出了设计建议,供工程设计参考.     

千米高度偏转风场风洞模拟技术研究

为研究超高层建筑的偏转风效应,以风场实测所得的指数律平均风速剖面和Ekman螺线型平均风向剖面以及《建筑结构荷载规范》中的湍流度剖面作为目标风场特性,采用自主设计的导流板系统并结合传统被动模拟装置成功模拟了缩尺比为1∶1 000的千米高度偏转风场,分析了不同装置的调节规律.结果表明:模拟所得的平均风速剖面符合指数律,风速剖面指数约为0.09;平均风向剖面与Ekman螺线吻合很好,最大误差不超过1.5°;湍流度剖面基本处于"荷载规范"C类与D类地貌的湍流度剖面之间.以圆盘中心为基准点,偏转风场在顺流向-0.5～2 m、横流向-0.75～0.75 m范围内均匀性良好.模拟所得的千米高度偏转风场可为后续研究偏转风作用下千米级超高层建筑的风荷载和风致响应特性、评估偏转风效应奠定基础.     

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.     

基于两类结构形式的索梁锚固区力学行为分析

针对目前索梁锚固区数值仿真分析节段长度选取的分歧,根据某在建斜拉-自锚式悬索组合体系桥吊杆锚固区的结构特点,采用2类锚固构造和4种锚固区节段长度,建立8个壳单元模型.对不同模型中的应力、变位和结构整体屈曲特性进行对比分析.分析结果表明:采用相同锚固结构形式时,不同锚固区节段长度对锚固区应力分布情况影响较大;随着节段长度的增加,锚固区整体变位的变化趋于稳定;节段长度的选取对锚固区结构屈曲特性影响显著.不论采用何种锚固构造设置,当锚固区节段长度选取远离锚固区2倍梁高时,能较准确反应结构的受力情况.所得结论可供锚固区数值模拟及模型试验节段选取时参考.     

矩形截面高层建筑三维耦合风振响应的风洞实验研究

通过长宽比3∶1的矩形截面高层建筑三维气动弹性模型风洞试验,采用激光位移计同时测量模型中心点的顺风向、横风向位移和角点的位移,并且运用多点同步扫描技术测量气弹模型表面风压,分析了结构偏心对三维风致均方根位移响应以及对气弹模型上的动力风荷载的影响规律,为刚心、质心不重合的矩形截面高层建筑的抗风初步设计提供参考。     

不同地貌条件下对自然风高频湍流分量的观测

风力在速度与方向上的不稳定性可引发结构的振动并可导致损坏。由于气象资料取值周期较长而结构自振周期一般在秒的数量级，因此现有描述风不稳定性的数据常不符合结构动力分析的需要。本文观测记录了滨海、高山及城郊等不同地貌测点其风速、风向同时逐秒的变化。数据显示滨海测点风较稳定，高山测点在不同风向下所测风皆有一定程度不稳定性，而城郊测点风不稳定性较大。因此认为对于在不利地形条件下工作的结构应进行必要的风动力分析。     

西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题

本文主要阐述西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题,如大收缩比、多层网、低噪声风扇以及抑制风扇噪声上传的一些措施.这座风洞的最低湍流度为0.01％～0.02％.这一湍流度已达到了国际上回流式低湍流度风洞的最高水平.通常直流式风洞由于进气及环境噪声的影响较回流式风洞为大,且风扇噪声的影响亦较大,故其湍流度常较回流式风洞大.西北工业大学的直流式低湍流度风洞由于在设计中对于降湍、减噪作了综合处理,故其湍流度达到了回流式风洞的最高水平.本文主要阐述西工大低湍流度风洞设计中的几个关键问题.     

绵阳南郊机场航站大楼风压分布研究

以兴建于四川省绵阳市的南郊机场航站大楼为对象,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的4.0 m×2.2 m×15.0 m风洞的工业试验段中,利用几何缩尺比为1:100的刚体模型,系统地研究了该建筑外表面平均风压分布和脉动风压分布特性,给出了可用于设计的风载荷值,以确保大楼特别是上部悬臂屋顶在100年重现期风速下的安全性与稳定性.     

风剪切对风力机设计的无关性分析

根据指数律的风速分布函数,对风轮扫掠面积上的实际风功率与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率的差值做精确计算,得到了风功率的增量。在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,利用数值积分方式计算得到的结果表明,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的,风剪切对于风力机的气动设计基本无关。     

风力机风轮设计中风速的处理

风力发电是风能利用的最好形式.随着单机容量的不断增大，风力机的整体尺寸也越来越大，包括塔架高度.一般情况下，无穷远来流风速随高度的增加而逐渐增大.所以在设计大功率水平轴风力机风轮时，风轮设计者是否要考虑无穷远来流风速在铅垂高度等于直径的范围内的速度梯度将是一个值得注意的问题.为准确计算风轮的气动特性，就必须针对这一速度变化范围用合理的方法给定设计风速.分析并证明了用风轮中心处的速度作为设计风速是相当合理的.     

复杂体型高层建筑表面风压分布及风荷载特性试验

以成都某复杂体型超高层建筑为研究对象,在大气边界层风洞中对其进行了单体建筑刚性模型测压试验,对模型表面风压的分布规律进行了讨论;利用随机振动理论在频域内计算了基础等效静力风荷载和结构顶部加速度响应,并将风荷载试验结果与中、日两国最新规范的计算结果进行对比分析。结果表明：复杂体型高层建筑表面风压的分布规律与常规截面高层建筑基本保持一致,但是受到建筑体型的影响,个别立面的风压分布会出现与中国规范规定值完全相反的结论;同时,在局部区域会出现比规范值偏大的结果,由风洞试验结果计算得到的顺风向基底剪力和弯矩均大于中、日两国规范的计算结果,且日本规范的计算结果要大于中国规范的计算结果。所得结论可为类似工程提供参考。     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数，在两种坐标系中采用不同的数学处理形式，对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算，并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性，非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

基于风资源测评的化德风电场二期工程的风机选型初选规划

大规模利用可再生能源,是世界各国发展的重要战略规划.其中,发展最快的是风能.占全国风力资源量39.9%的内蒙古自治区,成为了我国风能开发的前沿阵地.位于内蒙古化德县内的华能国际化德大地泰泓风电场,在已有风电场建设的基础上,规划建立二期工程.本规划运用风资源测评方法,借助化德县气象站作为风电场测风的参证气象站,利用多年的气象数据,对1260号测风塔的数据进行了修正,同时把风资源测评和风电场经济性统一起来,完成了化德风电场二期工程的风机选型初选规划.     

行列式布局建筑群风环境的试验及优化设计

为了研究如何通过选择合理的布局方式来改善建筑群内的风环境,设计并进行了一系列的风洞试验,对整个建筑群的流场进行了测试以获得整体的风环境状况.通过研究风速比和布局参数、风向角的关系给出了便于设计应用的风速比等值线图.引入了行列式建筑群的无量纲布局参数的定义,以便于研究成果的应用;提出了最小化最大风速比和最小化非期望区域面积的两种优化设计理念,并应用这两种优化理念确定了小区的合理布局参数,改善了风环境.     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验

介绍了某体育会展中心会展馆和体育场的大跨屋盖系统模型风洞试验的概况和主要试验结果,分析了挑篷上平均风压和脉动风压的分布,讨论了脉动风压对总设计风荷载的贡献,并对比了计算围护结构风荷载的规范方法和统计方法;结果表明,正面迎风时,体育会展馆和体育场屋盖边缘的平均风压和脉动风压系数均较大,采用规范方法算得的会展馆围护结构风荷载大部分小于采用统计方法算得的数值,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于用统计方法算得的结果。