并列切角方柱风致干扰效应的大涡模拟研究

针对并列切角高层建筑间的干扰影响问题,本文采用大涡模拟方法研究雷诺数22 000的均匀流场下并列切角(切角率10%)方柱的干扰效应。基于模型的网格收敛性分析及模型准确性验证,对比分析不同间距比下并列切角方柱的气动干扰效应和流场分布,并探寻风压干扰效应的影响规律和形成机理。结果表明:对于并列切角方柱,平均阻力系数主要呈放大效应,脉动升力系数主要呈减小效应。在并列切角方柱处于小间距(B/L=1.2)时,由于风与壁面的相互作用,产生风压力,风压力与方柱表面力叠加,对正压区域产生加强效果,表现为放大效应,对负压区域进行削弱,出现减小效应;当B/L=1.5时,结构干扰最剧烈,其中相邻立面后流场的切角处放大效明显,干扰因子最大值为2.58;当B/L≥4.0时,除相邻立面外的其他立面与切角干扰效应趋于消失;当B/L=8.0时,相邻立面仍然存在28%的放大效应。

1000 kV特高压变电构架风荷载及风致响应

1000 kV特高压变电构架高度大、频率低,其风荷载及风致响应对结构设计起控制作用。通过高频天平测力风洞试验获得1000 kV特高压变电构架塔架节段(A~D节段)、横梁和整体模型的基底剪力和弯矩,分析地貌类型和风向角对体型系数的影响规律,并与国内外相关规范进行对比分析,利用有限元方法计算结构风致响应并详细考察不同地貌下结构位移响应及风振系数随风向角的变化规律。研究结果表明:0°风向时,模型节段A~D三类风场(均匀流、A类和B类)体型系数之比分别为1∶0.93∶0.42、1∶0.86∶0.36、1∶0.84∶0.41和1∶0.60∶0.23。90°风向时,整体模型在三类风场下的体型系数均取得最大值3.40、2.42和0.97,比DL/T 5154—2012和ASCE7—16规范值大24%~40%。此外,结构塔顶位置X和Y方向位移响应均方根值分别在90°和0°达到最大值69.66 mm和61.51 mm,塔顶典型节点X和Y方向风振系数分别在0°和90°风向取得最大值2.61和3.27。

气承式膜结构的初始形态分析研究

对气承式膜结构在构造及正常使用上的一些特殊性进行了说明。采用非线性有限元方法对气承式膜结构进行初始形态分析,编制了相应的程序。对该类结构形式典型算例进行了初始形态分析,并将计算结果与解析解和通用有限元分析软件Ansys计算结果进行了校核,验证了所编程序的正确性。

POD原理解析及在结构风工程中的几点应用

本征正交分解(POD)是压缩数据和提取随机场本质特征的有效技术。介绍了POD的基本原理及其在结构风工程研究方面的主要优点,这些优点包括仅使用少量的本征模态就可很好的重建风压场;预测风压场时可提高测压点的分辨率,根据已有的风压数据获得没有布置测压点处的风压时间序列。以双坡屋盖为例,利用风洞试验同步测量的风压数据对以上几方面基本内容进行讨论,包括风压场的重建和预测分析。通过在时域和频域与实验结果对比表明POD技术的有效性和实用性。

POD方法在双坡屋盖风压场预测中的应用

应用本征正交分解(POD)技术对双坡屋盖的随机风压场进行了预测。结合风洞试验同步测量的风压数据,采用了两种方案预测屋盖上未布测点位置的风压系数时间序列。预测出数据的统计特性(均值、均方根值及极值)和功率谱等与实测数据进行了比较,发现所预测风压系数时间序列的均值和均方根值精度较好。虽然预测的风压极值大部分被低估,但是预测数据的功率谱在低频段与实测数据相吻合。因此将预测的数据应用于结构的风致响应计算是可行的。

大跨屋盖结构等效静风荷载研究

等效静风荷载为大跨屋盖结构设计提供了处理时空变化动力风荷载的有效途径。从两个方案对等效静风荷载研究,一种方案是采用模态等效静风荷载组合法,另一方案采用共振响应分量对应的模态等效静风荷载与本征正交分解法(POD)简化的荷载响应相关法(LRC)计算的背景等效静风荷载组合法,两个方案中通过加权因子考虑模态耦合项的影响。利用风洞试验同步测量单层柱面网壳结构的风压数据,根据完全二次型组合法(CQC)和平方总和开方法(SRSS)计算风致响应,结果表明模态耦合项可以忽略,仅选取前几阶模态即可获得准确响应结果。等效静风荷载计算的响应结果与CQC法计算结果进行校核。等效静风荷载确定两方案对比分析显示,第一种方案是非常有效、实用的确定等效静风荷载的方法,而第二个方案有助于分别对背景和共振等效静风荷载研究。

POD方法在重建双坡屋盖风压场中的应用

讨论了本征正交分解(POD)方法在重建双坡屋盖随机风压场上的应用。利用风洞试验同步测量了屋盖上非均匀分布的测压点的风压时间序列,借助相关矩阵和协方差矩阵本征值问题分析,分别对包含均值分量的随机风压场和不含均值分量的脉动风压场进行了重建。通过在时域和频域上与实测数据的对比分析说明了POD方法在重建双坡屋盖随机风压场中的有效性,总结了屋盖上不同区域脉动风压场重建的规律,并指出仅使用相关矩阵的第一阶本征模态就可以很好地重建屋盖的平均风压场。

基于TMS320C6201的并行高速实时数字脉冲压缩系统研究

线性调频脉冲是最经典的大时宽－带宽积信号形式，但是这种信号的数字处理需要极大的处理量．本文研制了一个基于ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的高速实时数字脉冲压缩系统，具有１６００ＭＩＰＳ处理能力．针对ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的特点，提出了在ＶＬＩＷ体系结构下，提高ＦＦＴ并行运算效率的方法，从而使系统完成５１２点数字脉冲压缩的时间仅为１２４ｕｓ，基本达到ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的性能极限．针对系统定点运算的问题，提出了定点ＦＦＴ的改进算法，可以兼顾运算速度和精度的要求；对所提出的定点算法的误差进行了理论分析，并在实际的系统中验证了理论分析的结果．研究并解决了系统实现中高速电路等关键技术问题．目前，该系统已成功应用于某雷达系统中，长期工作稳定可靠．

土木工程专业人才培养方案修订的几点思考

黑龙江大学启动了09版本科人才培养方案的修订工作。为了确保土木工程专业人才培养方案修订的合理性和科学性,黑龙江大学建筑工程学院到同济大学、上海交大、东南大学和河海大学四所知名高校进行了调研。基于近年来的教学实践情况,针对09版土木工程人才培养方案存在的不足,结合调研考察获得的兄弟院校的经验,文章对黑龙江大学土木工程专业人才培养方案的修订提出了合理化建议,并对新的人才培养方案的实施作了一些探索和思考。

基于卓越工程师教育计划的土木工程专业教学改革

2010年6月教育部启动"卓越工程师教育培养计划",提出学校与企业联合制度,改革工程专业课程设置,提高学生社会实践能力,注重课程实践和企业实习环节,加强高校师资队伍建设,改进工程教育模式,从而提高学生的专业素质。文章探讨"卓越工程师教育培养计划"在土木工程专业中的应用,提出基于卓越计划的土木专业教学改革方向和土木专业人才培养目标,以此推动土木学科发展,进一步推进该计划的有效实施。

悬挑体育场罩棚风荷载数值模拟

使用Realizable k-ε湍流模型对悬挑体育场罩棚表面风荷载特性进行CFD数值模拟研究,详细考察体育场罩棚表面风向角对净风压系数、体型系数和平均风压系数分布影响规律,为此结构表面风荷载设计取值提供依据。计算结果表明:体育场罩棚上表面主要是受到风吸力作用,在罩棚前檐和两个角部区域风压系数浮动较大,比如在180°风向角罩棚两个角部区域风压系数为-0.5~-3.5。由于结构造型需要,罩棚顶部凸出的肋对风荷载的影响大,其产生原因为在顶部凸起肋后形成小漩涡,风压系数变化剧烈,90°风向时,来流迎风面第一个肋后面风压系数为-1.5~1.1。由于来流在罩棚后檐出现分离,在180°风向罩棚结构上下表面出现“上吸下压”现象,罩棚受到向上升力。

单层球面网壳结构风致响应计算的块里兹向量法

单层球面网壳结构自振频率密集,且高阶模态可能对结构的风致响应有较大贡献。利用传统模态叠加法计算结构风致响应时需截取较多的模态,导致计算效率较低。本文提出的块里兹向量法所生成的向量都是被荷载所激发的,因此仅使用少数向量即可获得准确的响应结果。块里兹向量迭代所需的多荷载模式可以利用本征正交分解(POD)技术获得,这种技术将脉动风压场分解为与时间无关的协方差模态以及与空间位置无关的主坐标。根据风洞实验同步测量的风压数据,利用本文计算了0.1和0.2矢跨比的单层球面网壳的风致响应。通过与传统模态叠加法计算结果的对比分析说明了本文方法的有效性。

典型低矮屋盖雪荷载分布特性实测研究

由于受到风、结构体型等因素的影响,低矮屋盖表面雪荷载形成机理及不均匀分布规律非常复杂。雪荷载实测是非常有效的研究手段,能够真实地反映雪荷载特性。开展了平屋盖、拱形屋盖、高低跨屋盖、双跨双坡屋盖等典型低矮结构表面雪荷载的实测研究,并将实测结果与中国规范(GB50009-2012)、美国规范(ASCE 7-10)、欧洲规范(Euro code 2003)和加拿大规范(NBC 2005)中积雪分布的有关条款进行了对比分析,从而获得了有意义的结论。

钢结构设计课程实践教学方法探讨

随着中国2008年奥运场馆和2010年世博场馆建设完成,很多新型大跨度空间结构体系不断出现,在钢结构设计这门课程的教学过程中应密切联系工程实际,将最新的研究成果和案例配合以现代化的教学手段予以体现,从而更好的提高学生的实践教学能力和认知能力。在日常教学过程中,将有影响力的大型典型钢结构设计项目的竣工图及施工图进行详细的介绍,给学生以直观的印象从而让学生更加有兴趣、积极地投入钢结构设计课程学习。实践表明,该实践教学模式大大提高了学生的学习主动性,教学效果良好。

1000kV特高压变电构架风荷载特性

利用1000 kV特高压变电构架在均匀流、A类和B类地貌高频底部测力天平风洞试验同步测量的基底弯矩和反力的时程数据,对变电构架整体及节段模型的气动力系数功率谱以及均值、均方根、峰度和偏度等统计特性对比分析,详细考察风向、地貌等因素对风荷载特性的影响规律并探讨不同流场下输电构架整体与节段模型的气动力特性比例关系。研究结果表明:以A节段模型为例,0°风向均匀流场、A类和B类地貌下C x均值和均方根值之比分别为1∶1.58∶1.57和1∶1.60∶1.59,与之对应,C y均值和均方根值之比分别为1∶7.00∶7.57和1∶1.53∶1.30.整体和各节段模型对比分析发现,90°风向均匀流场下整体模型与四个节段模型C x的均值和均方根值之比分别为1∶0.02∶0.26∶0.22∶0.38和1∶0.06∶0.37∶0.32∶0.41,C y的均值和均方根值之比分别为1∶0.46∶0.57∶0.43∶0.69和1∶0.47∶0.58∶0.44∶0.70.基于时域和频域的综合对比分析明确1000 kV特高压变电构架的最不利风向角以及设计风荷载的取值,为工程设计提供参考。

土木工程专业研究生培养模式探讨

研究生是中国高级人才的主要力量,研究生教育质量关系到中国未来的发展。文章对中国研究生培养模式进行探讨,主要分析目前研究生培养模式中存在的问题和弊端,强调了研究生培养的重要性和实际意义,重点分析了土木工程专业研究生的培养目标、培养重点和研究生培养质量提升的关键因素,并提出了适应社会经济发展需要的研究生培养模式建议。

单脉冲制导雷达信号采集系统的实现与测试

目的研究单脉冲制导雷达信号采集系统的设计实现以及测试方法和测试参数的最佳选择．方法根据信号采集系统的特点对系统进行分解优化，比较多种实现方案，对照ＦＦＴ中参数对结果的影响，分析传统Ａ／Ｄ测试下存在的问题．结果提出了一种最优的系统实现方案．给出了性能测试中有关参数的选取方法，尤其是输入信号频率的选取算法．结论该系统已应用于某型号雷达中，整机使用证明该系统工作稳定，实测结果与理论分析相吻合．

单层球面网壳结构的风致响应分析

讨论完全二次型组合(CQC)方法和模态加速度法在单层球面网壳结构风致响应计算中的应用,对0.1矢跨比单层球面网壳采用同步多点压力扫描技术进行了风洞试验。根据由脉动风荷载和结构模态得到的广义力功率谱,分别用CQC法和平方-总和-开方法(SRSS)计算了结构的风致响应。检查不同模态数对响应精度的影响以及模态响应分量的相关性,发现SRSS方法对这类结构并不合适,不同模态响应之间的相关性未被考虑在内。位移响应功率谱表明响应的共振分量是显著的,对某些节点甚至比背景分量更加重要。与传统的模态叠加法不同,模态加速度法中可以用剩余柔度的拟静态响应近似补偿截断的高阶模态对响应的贡献。

竖向肋板对方柱气动力的影响研究

为研究竖向肋板对方柱气动力的影响,文中采用大涡模拟的方法研究均匀流场下安装竖向肋板方柱的干扰效应。在雷诺数R_(e)=2.2×10^(4)的条件下,研究不同肋板长度d,以及不同肋板距离边缘长度b的平均升阻力、脉动升阻力、流场结构和平均风压系数的变化规律,并分析肋板对方柱的影响效果。结果表明肋板长度d显著影响模型周围的气动力系数、平均流场结构和平均风压分布情况。随着肋板长度的增加,模型平均阻力系数和脉动升阻力系数显著减少。其中,与方柱相比减少最明显的是肋板长度为0.10的模型,分别减少1.50倍和8.15倍;竖向肋板使模型两侧形成小尺度旋涡,肋板夹角处形成局部旋涡。肋板距离边缘长度b对模型的影响并不显著。

侧向冲击下高强圆钢管动力响应及参数分析

文中对高强圆钢管在侧向冲击载荷作用下的整体和局部变形以及冲击力结果进行分析,探讨钢管在不同径厚比、冲击位置和冲击高度条件下的动力响应特性,以此研究其对钢管动力响应的影响规律。结果表明冲击高度和径厚比是影响钢管冲击力峰值和跨中变形的重要因素,冲击高度越大,冲击力峰值及跨中变形都越大,径厚比越大,冲击力峰值越小,跨中变形越大。分析结果为抗冲击结构设计和防护提供参考依据。