π形山脉主山脊线风速加速效应研究

为研究真实地形的加速效应,提取真实地形的几何特征建立理想简化地形,提出一种π形山脉模型.采用CFD数值模拟研究顺子山脉风向下子山脉间距、长度及坡度对主山脊线加速效应的影响,结合地形特征比较π形山脉与三维余弦山脉的主山脊线加速比差异,在后者基础上获得π形山脉主山脊线特征点的风速加速比简化计算公式,并通过一处真实π形山脉加以验证.结果表明:π形山脉主山脊线中点的加速比受子山脉间距、长度影响较大,而山脊线交点的加速比受子山脉长度、坡度影响较大;与三维余弦山脉相比,π形山脉主山脊线加速比在山脊线端部相同,但整体偏小,尤其受子山脉遮挡的部分显著偏小,超过离地70 m高度后差异基本消失;通过与真实π形山脉的风场比较,发现简化地形和简化计算公式能较好反映真实地形主山脊线特征点的加速效应.

台风“山竹”影响下的城市风场数值模拟研究

基于中尺度气象模式(weather research and forecasting,WRF),对2018年第1822号超强台风“山竹”影响期间深圳气象观测梯度塔附近城市风场开展了数值模拟研究,并结合气象观测塔的现场实测数据进行比较验证。采用移动嵌套网格模拟得到了台风“山竹”的演化过程;耦合城市冠层模型(urban canopy model,UCM)完成了城市台风风场的多尺度精细化模拟;分析了城市冠层模型对WRF模式城市风场模拟精度的影响。基于UCM模型和高精度的下垫面数据,准确模拟出了台风影响下的风场空间分布情况;数值模拟得到的深圳气象梯度塔位置不同高度处台风风速结果与现场实测数据吻合较好,表明耦合UCM模型的WRF模拟能够较为精确地捕捉到台风过境时的城市风场特性。与未耦合UCM模型的WRF模拟结果相比,UCM模型的采用进一步提高了城市台风风场近地面风速的模拟精度。

赛格广场大厦楼顶双桅杆结构的风致高阶涡振分析

赛格广场大厦5·18振动事件表明不能忽略楼顶桅杆高阶涡激振动对主体结构的影响,为此,根据相关设计资料和实测数据,分别建立了赛格广场大厦楼顶双桅杆结构的有限元模型与考虑桅杆动力特性改变的修正模型,利用双桅杆绕流CFD(computational fluid dynamics)数值模拟所得气动力荷载时程,计算分析了双桅杆结构在刚度退化前后的风致振动响应特性。推导得出了悬臂钢管涡激振动幅值估算公式,研究了双桅杆的气动力荷载空间分布模式与荷载激励频率对双桅杆风致振动特性的影响。计算结果表明:赛格广场大厦楼顶桅杆的长期累积损伤导致刚度降低是桅杆发生高阶大幅涡振的原因之一;在频率为2.12 Hz的理想涡激力作用下,考虑刚度退化的桅杆修正模型风致振动响应幅值最大,与涡振幅值理论公式预测值202 mm相近,基本符合赛格大厦顶部桅杆风致振动幅值的实际观测情况,文中工作在一定程度上重现了5·18赛格广场大厦楼顶桅杆结构大幅涡激振动的现象。