输电导线气动阻尼效应的风洞试验研究

基于单跨六分裂输电导线气弹模型风洞试验,测得了不同风速下输电导线端部,即输电导线传递给输电塔的动张力时程,结合经验模态分解法(EMD)、小波分析及随机减量法(RDT)识别了输电导线的前四阶气动阻尼比,并将其与基于准定常理论的气动阻尼比进行了对比。考虑气动阻尼的影响,对输电导线动张力进行了计算。研究结果表明:输电导线的气动阻尼相对于结构阻尼,占有主导地位,在强风下可以达到结构阻尼比的10倍以上;由于输电导线的风致非线性振动,使得基于准定常理论的气动阻尼比与识别结果相比存在显著差异;强风作用下,不考虑气动阻尼比的计算结果将严重地高估输电导线的风致动张力响应。

基于刚性节段模型风洞试验的输电导线阻力系数研究

为了研究多分裂导线静力风荷载,进行了原尺寸刚性节段模型测力风洞试验,计算得到了多种直径导线阻力系数,并分析了包括雷诺数效应、屏蔽效应等因素对其结果的影响.研究结果表明,导线阻力系数试验结果较规范取值小,且由于导线表面粗糙度及紊流度的增加,会使其临界区雷诺数范围提前,尽管导线雷诺数处于名义的亚临界区域,其阻力系数依然随雷诺数变化比较敏感.对于多分裂导线而言,由于上游导线的遮挡干扰,导线整体阻力系数有所降低,必须考虑这种屏蔽效应的影响.拟合得到了考虑雷诺数效应以及屏蔽效应在内的输电导线阻力系数经验公式,为输电导线静力风荷载的计算提供一定的参考.

基于三维数字图像相关法(DICM)的输电导线风致动态位移测试及分析

基于三维DICM的非接触位移测试技术对导线气弹模型沿跨位移时程进行了测试,并对其进行统计与频谱分析,得到了导线风致位移的变化规律与概率分布特性。分析结果表明:导线在风荷载作用下,水平向振动表现为以一阶面外振型为主导、面内亦有一定贡献的振动形式,且随着风速的增加,面内振型的贡献也相应提高,从而使得导线在高风速下的面内振型的贡献不可忽略;对于竖向振动而言,其主导振型为面外一阶以及面内对称一、二阶;总体而言,在考虑导线风致响应时,选择包含面外一阶、面内一、二阶对称振型在内的三阶振型能够较为精确地反映其风致振动的主要能量组成;随着风速的增加,输电线面内、外非线性耦合程度增强,其风致响应不再满足高斯分布,位移响应峰因子应作相应调整。

基于气弹模型风洞试验的输电塔—线体系风致响应分析

为分析输电塔—线体系的风效应,设计并制作了输电塔—线体系完全气弹模型,通过风洞试验测试了不同风速和风向角下单塔沿高位移响应、导线线端张力作用下的绝缘子动应变,导线1/4、1/2和3/4跨位移响应以及挂线后输电塔沿高位移响应。结果表明,输电塔挂线与不挂线位移响应随风速递增,且塔顶位移变化显著;强风作用下导线发生明显的风偏振动;挂线后输电塔线体系振动呈非线性耦合特性。重现了输电塔在极限风荷载作用下的风毁现象,与实际破坏模式相符。可见通过对输电塔进行局部优化,可在增加少量构件的情况下,使倒塔极限风荷载得以显著提高。

超高层建筑多自由度气弹模型的优势及制作方法

首先简要对比了测力天平、刚性模型测压、强迫振动、气动弹性模型等四种试验手段的特点,然后着重分析了底部弹性支撑的摆式气弹模型和多自由度气弹模型试验结果的差异,分析发现,对超高超柔的方截面建筑而言,摆式模型所得的横风向风致响应在小风速下比多自由度模型略大,而在包含横风向共振风速在内的大风速下则明显大于多自由度模型,其气动阻尼特性、气动刚度特性和表面风压相干性等倾向于使摆式模型出现相对较大的风致响应。究其原因,是因为只模拟一阶模态的摆式模型在反映流固互制气弹效应方面不够真实且不及多自由度模型精细,即参振模态的不同(包括参振模态数量、高阶与低阶平动频率比、扭转与平动频率比)会使振动形式发生改变,进而影响振动时的气弹效应并改变振动位移。在此结论的基础上,提出了多自由度气弹模型改进设计方法,该方法考虑了低阶与高阶频率比、平动与扭转频率比的可调性,同时解决了模型弯剪振型成分的可控制性和阻尼调节等问题,以期为实际项目的多自由度模型制作和相关研究提供便利和参考。

超高层建筑抗风体型选取研究

为了研究超高层建筑体型选取时应注意的问题,分析总结了既有超高层建筑的体型特点,对其进行了归类,可将超高层建筑按体型特点大致以350m和600m为界分成3个级别.结合大量超高层建筑抗风设计实例及风洞试验结果,分析高宽比和长宽比对风致响应的影响.结果表明,明显弱轴的出现会显著降低结构效率,并结合工程实际对此给予了解释.对不同高度的超高层建筑体型设置给出了部分建议:当前抗风设计和研究应进一步考虑被分析对象在体型选取方面的现实性和合理性,应合理控制高宽比和长宽比以保证结构效率.

超高层建筑涡振过程中体系振动频率

为了研究超高层涡激振动过程中的频率飘移问题,进行多自由度气弹模型和部分底部弹性支撑的摆式模型试验,以直接测量发生涡激共振前后振动体系的频率变化情况,分析影响频率改变量的几个因素,探讨频率改变量与涡致位移之间的互制现象.分析表明,当高层建筑较为高柔时,涡振过程中频率漂移现象不可忽略,振动体系频率随折算风速呈"V"字形变化,在折算风速小于8时,频率改变量通常为正,在共振临界风速附近频率改变量最大,之后又回升到比自振频率略小的相对稳定的值.在同一流场中,斯克拉顿数越大的模型正频率改变量越大,而负频率改变量则相反;不同流场中,流场越粗糙振动频率和位移曲线的尖峰现象越不明显,且正频率改变量越小,而大折算风速时负频率改变量越大.

基于气弹模型风洞试验的输电塔气动阻尼研究

输电塔挂线和不挂线情况下的气动阻尼比是精确进行其风振响应评估的重要参数。基于完全气弹模型风洞试验测试得到的位移与加速度响应时程,结合使用经验模态分解法(empirical mode decomposition,简称EMD)、小波分析和随机减量方法(random decrement technology,简称RDT)以及Hilbert变换识别了输电塔在挂线和不挂线情况下各阶振型结构阻尼比和气动阻尼比,分析输电塔在挂线和不挂线情况下结构阻尼比和气动阻尼比的变化规律。结果显示,输电塔挂线时的结构阻尼比比不挂线情况要大;输电塔的气动阻尼比随各阶振型频率的增加而减小,随着风速的增加而增加。最后,采用最小二乘法拟合得到了在试验风速条件下气动阻尼比的经验公式。

超高层建筑涡激振动若干现象

基于超高层建筑多自由度气弹模型风洞试验测得了横风向风致响应,通过测压试验获得了和振动位移同步的表面风压,借助随机减量法识别了不同折算风速下的气动阻尼,通过位移响应谱和风压谱识别得到不同折算风速下模型振动和流体涡脱的主频率。结果表明:在共振风速附近,气动刚度造成的频率改变量不可忽略,并且结构频率与涡脱频率并不是传统认为的锁定与被锁定关系,而是相互影响、动态近似相等的关系。

高中物理教学中的讲解策略研究

就物理学科而言，更应该注重课堂的教学，物理是具有创造性、想象性和理解性的一门学科，在新课改的要求下，对物理的教学提出了以情景为基础，用问题点破，用正确科学的方法来讲解物理，教师在此期间要注重对物理教学中的讲解策略进行有效的把握．

核心素养导向下任务驱动式课堂教学设计的实践--以“加速度”教学设计为例

物理学核心素养是高中物理教学的重要内容,通过任务驱动式教学改变学生被动接受知识的学习状态,引导学生主动学习和探索,进而提高学生的学科核心素养。

基于POD方法的非同步大跨屋盖结构风荷载研究

对某大跨度曲面屋盖结构分批进行了风洞试验,第1批测点定义为同步测点,第2批测点定义为非同步测点。根据POD方法采用前若干阶本征模态重建了屋盖的风压场。通过同步测点的风压场预测非同步测点的风压场,并将其与实测非同步风压场进行对比。结果表明,预测风压场与实测风压场吻合较好,说明POD方法在风压预测应用中是有效的。根据随机振动理论,通过风荷载相干函数分析,建立同步与非同步风荷载的相关性,从而提出一种考虑非同步风场的风荷载计算方法。

深度学习视野下高中物理大单元教学实践初探

深度学习是新时代教学的根本目标,大单元教学则是具体的教学方式,研究在深度学习视野下的高中物理大单元教学实施方法,有着巨大的价值。本文在参考了相关文献资料,也结合个人教学经验对此进行了综合研究,了解了深度学习的内涵以及大单元教学的特征,明确了高中物理大单元教学的具体实施方法与细则,明确了大单元教学对于激发学生学习兴趣、提升教学质量、构建知识框架的重要作用。现将研究成果进行综合说明,以期能够为高中物理大单元教学的有效实施提供一定理论参考价值,为高中物理教育工作的进一步发展与优化贡献一份力量。

大跨度屋盖结构风压预测方法研究

为了弥补建筑风洞试验设备限制导致测量得到的结构表面风压数据不够密集的缺陷,本文分别采用目前使用较为广泛的两种方法即本征正交分解法(POD法)和人工神经网络技术(ANN)对大跨度屋盖结构上未布置风洞测压点位置的风压进行预测,并进行对比分析,结果表明两种方法在风压预测时是可行、有效的,但也同时存在着一定的不足之处.

超高层建筑横风向气动阻尼比简化估算方法研究

通过3种高宽比、3种粗糙度流场、多种质量-阻尼参数的多自由度气弹模型风洞试验,分析了折算风速、风场粗糙度、高宽比、结构质量、结构阻尼比和涡振位移等因素对横风向气动阻尼比的影响。分析表明,正气动阻尼比与结构阻尼比负相关,而负气动阻尼比绝对值与结构阻尼比正相关,结构质量与气动阻尼比绝对值负相关,风场越粗糙或模型高宽比越小负气动阻尼比越不显著。整体来看,气动阻尼比本身不足以评价气弹响应的显著程度,以气动阻尼比本身作为经验公式的拟合对象有很大局限性。最后提出了协调气动阻尼比的概念,在此基础上建立了改进的气动阻尼比经验拟合公式,该拟合公式考虑了以上各因素对气动阻尼比的影响,为气动阻尼比的估算方法提供了新的思路。

阻塞效应对高层建筑风洞试验的影响分析

风工程界对单体建筑风洞试验阻塞效应进行了大量研究并取得初步成果,有关群体建筑风洞试验阻塞效应的研究却鲜有报道。基于此,本文对具有较多周边建筑的某实际高层建筑进行了两种缩尺比的刚性模型测压试验。结果发现阻塞效应的不同使两组模型的风压数据出现显著差异。分析表明:对于具有较多周边建筑的风洞试验,较大阻塞比导致的阻塞效应可能引起试验数据严重失真,阻塞效应对模型侧面风压的影响较迎风面、背风面更为显著;现有的阻塞效应修正方法不具有普遍适用性,阻塞比这一整体性指标无法描述模型不同部位的阻塞效应。

开洞高层建筑风压特性数值模拟研究

基于fluent6.3数值模拟软件,系统研究了4种湍流度、4种积分尺度、5个风向角、4种长宽比、8种开洞位置等条件下,洞口设置对于平均风压的影响。分析发现:洞口使迎风面和背风面洞口附近的测点风压有所减小,而远离洞口的左右测点风压却有所增加;较小的湍流度和积分尺度流场中的模型受开洞影响更大;宽长比越大的模型受影响测点越多,且影响幅度略有增加;洞口使建筑物整体静风荷载减小的主要原因是洞口的存在使受风面积减小所致。

TTU标模风压数值模拟的雷诺数效应

采用TTU(Texas Tech University Building Model)标准低矮建筑模型为研究对象,基于Fluent的计算流体动力软件平台,分析了网格划分、湍流模型等因素对数值模拟结果的影响,并计算了不同雷诺数下结构表面风压.分析结果表明:各种比例模型下类似网格分布中,保证模型表面y+数值的一致,网格对计算结果的影响有限;不同雷诺数条件对TTU标模屋檐处风压分布影响明显.

方截面超高层建筑风洞试验阻塞效应研究

以方形柱体为研究对象,通过3组仅缩尺比不同,其他指标完全相同的风洞试验测压模型,设置了不同周边建筑布置方式,研究了周边建筑与主体建筑在多种相对位置下阻塞效应对试验数据的影响。结果表明,迎风面风压系数受阻塞效应影响程度小于侧面和背风面,但当周边模型位于主体模型前方时,阻塞效应对迎风面均方根风压系数的影响仍不可忽略;侧面风压系数受阻塞效应影响程度最为显著(尤其当周边模型位于主体模型两侧时),且侧面上游测点平均风压受阻塞效应影响程度大于下游测点,而均方根风压系数则是下游受影响更明显;背风面风压系数受阻塞比的影响程度小于侧面,但当周边模型位于主体模型后方时,背风面下部测点受阻塞效应影响较为明显。整体来看,在同样的阻塞比下,不同周边建筑的摆放位置所造成的阻塞效应不相同,说明阻塞比这一整体指标不足以完全衡量出阻塞效应的严重程度,阻塞比的精细方法还有待建立。