基于长期监测数据的某悬索桥桥位近处风场特性分析

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对该桥桥面及桥塔处的风速进行长期监测,采用统计方法及频谱分析对桥位处风速随高度变化、湍流强度、阵风因子以及脉动风的功率谱密度等进行分析.研究结果表明:无量纲幂指数在低风速时较不稳定,随风速增大而减小并趋于平稳,高风速下其统计均值为0.161,大于规范建议值;湍流强度亦随风速增大而减小并趋于平稳,可采用指数函数加以拟合,桥面高度处强风的顺风向、横风向及竖向湍流强度均值分别为0.180 6,0.156 4及0.078 7,亦大于规范建议值;阵风因子与湍流强度之间近似呈线性关系;强风的水平及竖向风谱与规范谱吻合较好,但实测谱值在低频段偏低.     

青草背长江大桥桥位风速脉动特性实测分析

为研究山区风场近地层风速的脉动特性,利用安装在青草背长江大桥上的高频风速仪对桥址处风场进行为期8个月的全程监控.根据实测风速序列分析了在桥址处平均风速、风向、湍流强度、阵风因子和功率谱的统计特征,并针对山区风阵风因子随湍流强度变化关系以及不同计算时距条件下阵风因子的换算关系进行了探讨.研究结果表明:受局部热力环流的影响,桥址风场具有明显周期性变化特征;高风速下顺风向湍流强度及竖向风速相对湍流强度大于桥梁抗风设计规范建议值,而横风向相对脉动强度则比桥梁抗风规范值小;阵风因子随阵风计算时距的变换规律可以用对数高斯函数加以描述;山区复杂地形、地貌导致风速中湍流成分发育更为充分,湍流高频能量相对较大,脉动风速谱在高频段比规范推荐风谱大,低频段比规范推荐谱小.     

广东汕尾9810号台风实测分析

首次采用无惯性的超声波式风速风谱仪对广东汕尾 ９８１０ 号台风进行了实测。通过实测发现,台风风速的变化周期性明显,一般在５ ～ ５０ ｓ 左右,在峰值频率附近集聚的风能量过于集中,具有很强的破坏性。台风的阵风系数和湍流强度较大,风速极不稳定,从风能利用的角度讲,其品质因数较差。     

基于实测数据的西北地区风电场风场及尾流特性分析

基于西北地区某风电场2015—2016年的风速风向实测数据,分析了风电场风塔的尾流特性,并与现有风力机尾流模型进行了对比分析.在此基础上,对在远尾流场作用下的风速风向、湍流强度、湍流积分尺度、概率密度分布等风场特性进行了详细分析.研究结果表明:现有的Jensen模型、Park-Gauss模型与实际工程中多个尾流作用下的风电场尾流特性存在差异.在多风向多尾流叠加作用下,当风速大于10 m/s时,各风塔湍流强度随着平均风速的增长呈增大趋势,风电场内部风塔湍流强度在低湍流段更加集中,外围风塔湍流强度随平均风速的增大速率略快于内部风塔,而湍流积分尺度随平均风速的增大程度总体慢于内部风塔,且外围风塔实测风速更加接近高斯分布.     

上海陆家嘴地区高空台风“温比亚”风特性实测

基于上海环球金融中心顶部超声风速仪记录的台风"温比亚"风速样本数据,对平均风特性和湍流强度、阵风因子、峰值因子、湍流积分尺度和功率谱密度等脉动风风特性参数进行了详细分析.结果表明:1小时内在3 s、10 min和1 h 3个时距的平均风速变化趋势一致.湍流强度呈现出随平均风速增加先下降后稳定的趋势,纵向和横向湍流强度均值分别为0.135和0.132;阵风因子均随湍流度的增大而增大,两者呈现线性增加的趋势;湍流积分尺度随平均风速增加而没有明显的变化趋势;Von-Karman谱能够较好地拟合本次台风实测纵向和横向风速谱.     

海上风电场面临哪些考验?

正安装并非是海上风电场唯一的难点。海上风电场的设计寿命长达20~30年,其工作环境比陆地恶劣得多。期间一旦发生故障需要维修的话,所需经费更是远大于陆上风电。如何保证风力机在复杂海洋环境和不同运行条件下的安全运转,并经受台风、严寒、腐蚀、雷暴的考验?这是海上风力机制造厂家和基础设计施工单位必须考虑的问题。台风来了,风电场还能运行吗?台风是我国东南沿海常见的灾害天气,其影响范围广、平均风速大、湍流强度高、风向变化快、持续时间长,对风电场有着惊人的破坏力。可导致叶片断裂、塔筒折断、机舱罩倾覆等。目前我国在台风多发的南部海域建设的海上风电场较少,从陆上风电场的情况来看:2003年第13号台风"杜鹃"于9月2日在广东汕尾登陆,登陆时中心附近最大风力达12级,登陆点附近的风电场测得     

运动雷暴冲击风下输电线风载计算参数

基于雷暴冲击风场风速剖面的经验函数,结合矢量合成法和谐波叠加法,构建了风场参数可变的瞬时运动雷暴冲击风场的计算方法.运动雷暴冲击风为短时强风,采用10 min平均风速无法准确地反映风场的时变特征,因而提出了平均时距较短的3 s阵风风速来表达冲击风场的设计风速.从输电线风载计算参数的实际表征意义出发,对10 m高度的3 s阵风风速、风压高度变化系数、风压不均匀系数、风荷载调整系数与冲击风风场参数的对应关系开展了全面的研究.结果表明,冲击风射流直径对风高系数的影响较大,风压不均匀系数和风荷载调整系数则主要受线路所在高度的湍流度支配,其中前者还与线路的档距有关.在此基础上,采用最小二乘法对风高系数和风压不均匀系数的经验公式进行拟合,给出风荷载调整系数的推荐取值,得到了基于3 s阵风风速的输电导线风荷载的完整表达式,并与中、美规范中常规边界层风场和冲击风场下的输电线风荷载进行对比,结果显示,近地面范围内,前者的计算值要高于后者.     

琼州海峡跨海工程风速观测与设计风速计算

利用5a的多层梯度测风资料,对工程区3个测点与参照气象站风速的相关关系、风随高度变化的规律以及阵风系数等进行了分析研究.结果表明,工程区3个测点与参照气象站风速之间的关系均以线性方程拟合效果最佳.利用这些线性方程对工程区短期测风资料进行了延长,并采用极值Ⅰ型分布计算了10 m高处重现期10 min平均最大风速.然后,根据风随高度变化的规律和阵风系数,计算了桥面高度各重现期瞬时最大风速.     

风电场选址

正当具备了合适的风力机之后,下一步需要考虑的问题就是,我们应该在哪里建设海上风电场呢?经济因素在开展所有具体调查工作之前,首先需要明确的是哪里需要海上风电场。海上风电场的建设耗资巨大,需要当地良好的社会经济状况作为支撑。同时,发出的电力,又依赖当地电网与用电户的消纳。因此,海上风电的布局应当以满足当地电力的发展要求为先,与地区电网的建设匹配。这样方能高效利用资源,防止"弃风"现象的发生。这也是为什么核心经济区位于海岸线附近的欧洲与中国,成为了全球海上风电发展最迅猛的地区。气候条件其次,风能属于"靠天吃饭"的可再生能源,气候条件决定了发电效益及项目的可行性,是风电场选址的核心环节。我国绵长的海岸线基本沿南北向分布,海上风能资源特性相差较大。北部的渤海及黄海海域受冬季冷高压控制较多,南部的南海、东海海域受热带低气压影响较大。北部海域风能资源全年分     

苏通大桥实测典型台风特性对比分析

为研究台风不同区域风特性的特征及差异,基于苏通桥址区实测"海鸥"与"海葵"台风各72 h的风速样本,开展了风眼经过/未经过桥址区2类台风实测风特性的对比分析.首先,基于矢量分解法对2类台风的平均风速与平均风向进行了对比分析.然后,计算了2类台风的紊流强度、阵风因子和紊流积分尺度,并采用最小二乘法对阵风因子与紊流强度的非线性关系以及紊流积分尺度的概率密度进行了拟合.最后,计算了2类台风的紊流功率谱密度,并与规范推荐的风谱模型进行了对比.研究结果表明,与台风中心更接近的区域紊流强度与阵风因子值更大,紊流积分尺度值更小,且阵风因子与紊流强度之间存在较强的相关性.桥址区紊流功率谱密度不仅与风速大小相关,还与紊流强度大小有关.2类台风的实测风特性参数与规范建议值均存在一定偏差.     

台风“梅花”作用下中国航海博物馆风场特性及风振响应实测分析

采用超声风速仪与加速度传感器,对台风"梅花"作用下中国航海博物馆周围风场及双曲面索网结构风振响应进行现场实测,对脉动风速的概率密度分布、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、风速功率谱等风场特性及加速度概率密度分布、反应谱、结构自振频率、阻尼比、振型等风振特性进行研究.结果表明:脉动风速的概率密度分布符合高斯分布;湍流度和阵风因子随平均风速的增大而减小;顺风向、横风向、竖向脉动风速影响下顺风向湍流积分尺度平均值的比值为12.1∶3.4∶1.0,湍流积分尺度与平均风速相关性较小,随湍流度的增大而减小;实测脉动风速谱与Von Karman谱较为吻合;风振具有较强的非高斯性,随振幅阈值的增长,阻尼比的变化可分为线性递增段和平稳段,利用谱分析法、随机减量法、随机子空间法等方法计算得到的自振频率较为一致.     

上海环球金融中心顶部台风“灿鸿”风速实测

基于上海环球金融中心顶部(494m)采集到的台风"灿鸿"风速数据,对平均风速、湍流强度、阵风因子和峰值因子进行了分析.用广义风速谱拟合的方法计算湍流积分尺度,运用拟合参数将风速谱与Von Karman谱进行对比.研究结果表明:10min最大平均风速与1h平均风速,3s最大平均风速与10min平均风速均有较好的线性关系;顺风向和横风向阵风因子与湍流强度之间都满足线性关系;顺风向和横风向湍流积分尺度随10min平均风速的增加而增加;本次实测得到的风速谱与Von Karman谱有一定差距.     

近10年南海海表风场季节特征统计

基于Fortran程序和Grads(Grid Analysis and Display System)软件,利用QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场,统计了近10年(1999年8月~2009年7月)期间南海海表风场特征,主要统计了风速风向的季节特征,期望研究结果可以为航海、防灾减灾等提供参考。结果表明:(1)春季,风速的大值区位于南海北部,约3.5~5.0 m/s,台湾海峡能达到5.5 m/s;除泰国湾和北部湾以外的大部分海域以东北风为主,北部湾以偏东风为主,泰国湾以偏南风为主。(2)夏季,受西南季风影响,大部分海域以西南风为主;风速的大值区位于中南半岛附近海域,该海域为传统的南海大风区,约5~7 m/s。(3)秋季,为季风过渡季节,风向稍显凌乱,南海中北部已转东北风,而南部部分海域的西南风尚未完全消退,泰国湾在该季节则以西北风为主;风速的相对大值区位于南海北部和台湾周边海域,约6~9 m/s,台湾海峡基本都在9 m/s左右。(4)冬季,受冷空气影响显著,整个南海均以强势的东北风为主;风速大值区呈东北-西南走向,大部分海域的风速在8 m/s以上,台湾海峡能达到11 m/s左右。     

台风“梅花”近地风剖面变化研究

基于10、20、30和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,主要研究了平均风速、湍流度和阵风因子随高度的变化规律.结果表明,通过公式计算得到的边界层高度随平均风速的增大而增大,平均值为2 063m,远远大于我国规范(GB50009—2001,2002)规定的B类地貌下的边界层高度(350m).当平均风速较大时,大气稳定度参数z/L随平均风速变化较小,基本在区间[-0.1,0.1]内波动,此时大气近似趋于中性.指数率、对数率和Deaves-Harris模型与平均风速实测剖面均吻合较好.参考ASCE7-10中湍流度剖面的表达形式,通过拟合得到了纵向、横向和竖向湍流度随高度变化的经验表达式.另外,对实测阵风因子随高度的变化进行了拟合,拟合结果可以为今后工程设计提供参考.     

台风“海葵”影响下近地风脉动特性研究

本文基于台风"海葵"过境时,同济大学国家重点实验室风工程实测基地内40m测风塔获得的台风风速数据,对其阵风因子,湍流度,峰值因子等风脉动参数特性进行分析研究。     

基于空间模糊层次分析的航行环境风险评估

随着海上交通日益繁忙，保障船舶安全航行成为全球性重要议题。本文从航行自然环境和海上交通环境两方面构建航行环境风险评估模型，将地理空间技术和模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process, FAHP)结合，对厦门港及其周边海域的航行环境风险评估，形成风险分级图并对其空间分布特征进行分析。结果表明：受自然环境影响，该区域航行环境风险大致呈“U”型分布，风险等级沿“SW—NE”逐渐降低；在交通环境影响下，风险等级≥8级的区域呈散点状分布在距海岸线较远海域，尤其是兄弟屿东部海域；综合以上两方面，厦门港及其周边海域航行环境风险整体处于中等偏低风险，但仍有约6.17%的区域风险等级≥7级，主要分布在“南澎列岛—兄弟屿”连线的延长线以南和厦门湾海域。     

福建滨海区台风过程风特性实测及分析

在福建省平潭县王爷山构建风场实测系统,记录了2017年1709号台风“纳沙”和1710号台风“海棠”的三维风速时程. 利用两次台风数据,对台风风眼区经过前后的近地边界层风特性进行研究和分析. 总结风速剖面参数、湍流强度、湍流积分尺度、阵风因子等风参数的分布规律和风眼壁区脉动风速功率谱在频域内的特征,并对实测风速功率谱进行了分析及拟合,得到适应该地区的风速功率谱及相应谱参数,供该地区结构抗风设计参考.     

基于EMD分解法台风“梅花”的近地风特性分析

在EMD分解结果上处理得到非平稳时段的湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速谱。结果表明,和传统方法处理结果相对比,基于EMD分解法更加适合风速处理。     

基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析

为明确海峡两岸高层建筑顺风向风荷载的异同,对两岸建筑风荷载标准进行了对标分析,并采用均匀设计方法进行了高层建筑顺风向风荷载多因素分析。研究表明:两岸风荷载标准中基本风速取样方法和极值分布参数取值方法存在明显区别,风压高度变化系数分布和不同重现期的设计风速转换系数大致相同,台湾标准给出的湍流强度建议值明显大于大陆标准;台湾标准分类计算建筑物主体和围护结构的设计风压,大陆标准采用统一表达式,两者给出的设计风荷载组合方式区别明显;以基底剪力和基底弯矩作为评价指标,H/(BL)(1/2)(高宽比)、α地面粗糙度指数)、C_g(脉动效应系数)、C_p(风荷载体型系数)和I_z(湍流强度),对高层建筑顺风向风荷载的影响程度依次减小,H/(BL)(1/2)和α为主要影响因素;随H/(BL)(1/2)的增大,C_g对顺风向风荷载的影响逐渐增强,当H/(BL)(1/2)增大到一定程度时,C_g成为主导因素。     

1975-2004年平鲁区逐月风能变化情况分析

采用风电场风能资源测量方法和风电场风能资源评估方法,对山西省朔州市平鲁区1975—2004年的平均风速、风功率密度逐月变化情况进行综合分析,为开发利用山西省北部地区的风能资源提供理论依据。