非平稳脉动强风的模拟及开合结构减小结构风压的研究

强风会对大跨结构造成巨大的破坏,以往自然风对结构影响的研究中常将自然风速视为平稳的随机过程,但瞬时强风具有很强的非平稳特性。因此需要根据强风随时间变化的非平稳特性,即频率、平均值、谱函数对强风进行模拟合成,且结构抗风设计通常会采用增加结构强度或增大截面来防止瞬时强风造成的破坏,而使成本大大增加。采用对平均风下结构风压最大的区域设计开合结构,强风来袭时,通过控制结构开合来减小结构表面风压,防止风压过大产生结构损害。以河南某大跨发电站煤棚为例,采用谐波叠加法来模拟非平稳脉动风,并结合快速傅里叶变化算法加快运算,将模拟得到的非平稳脉动的强风作为入口的边界条件,通过ANSYS ICEM软件对普通结构和开合结构建模,并导入到ANSYS FLUENT软件中,采用大涡模拟法对普通结构和开合结构分别进行风洞模拟,对比相同非平稳脉动风下普通结构和开合结构的结构风压力,设计开合结构能够有效降低结构风压力满足抗风要求。

石墨烯材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

石墨烯及其衍生物具有独特的材料结构和光电性质,可作为界面修饰层、电子传输层、空穴传输层应用于新型钙钛矿太阳能电池,以提高电池的光电转换效率和性能稳定性。此外,石墨烯透明电极在柔性、半透明或叠层钙钛矿太阳能电池应用中独具优势。本文综述了石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的研究进展,指出了未来发展重点。

采用MoO_3阳极缓冲层的钙钛矿太阳能电池研究

采用热蒸发法沉积无毒、稳定、价廉的无机氧化物Mo O_3,将其作为钙钛矿电池的阳极缓冲层。结果表明,Mo O_3阳极缓冲层的引入有利于增强光吸收层到阳极的空穴提取效率,使电池的短路电流密度(J_(sc))和填充因子(FF)均有较大幅度提高,取得了9.96%的平均光电转换效率(PCE)。此外,实验发现,Mo O_3阳极缓冲层可以阻挡酸性的PEDOT∶PSS对ITO的腐蚀,有利于增强电池的稳定性。

基于频率的网架结构损伤识别模糊系统研究

鉴于频率变化平方比仅是与损伤位置有关的量,利用基于频率变化平方比损伤识别方法不能识别网架结构的损伤程度,本文提出了一种网架结构损伤识别模糊推理方法。该方法以网架结构的前6阶频率变化率作为输入变量,以杆件的损伤程度作为输出变量,通过合理的模糊推理规则使频率变化率与损伤程度建立唯一的联系。经过网架结构的数值模拟分析验证了该方法在网架结构损伤识别中的有效性。结果表明,该方法可以准确识别出杆件的损伤程度。

大跨度双筒网壳结构的风振响应分析

以河南省某干煤棚大跨双筒网壳结构为研究对象,通过大涡模拟和结构响应计算,研究大跨双筒网壳结构抗风性能及风致破坏风速。大跨度空间结构作为柔性体系对风荷载的作用比较敏感,容易受到非平稳强风的影响而发生振动,导致结构发生破坏甚至倒塌。故通过模拟生成非平稳脉动风对大跨空间结构进行风振响应分析,为结构抗风措施研究提供依据。首先,依据干煤棚的实际工程参数对结构进行建模,采用ANSYS ICEM CFD和SAP 2000软件,选取非结构化网格划分,同时为确保模拟精度将入流面分为9个区域,用MATLAB软件结合谐波叠加法并通过快速傅里叶变换(FFT)模拟得到非平稳脉动风,叠加时变平均风后得到入流面区域的非平稳强风。其次,利用FLUENT模拟结构在平均风压下5个不同风向角的风压分布,得到建筑表面的风压值,从而确定结构破坏的最不利风向角,在SAP 2000中通过非线性静力弹塑性分析(Pushover法)结构变形情况并结合其风压分布综合确定结构关键区域。最后,利用大涡模拟法(LES)模拟最不利风向角下非平稳强风作用在结构的情况,通过获取关键区域内关键节点的风压时程进一步计算得到节点风荷载时程。对风振响应等数据进行分析确定结构破坏情况,研究其抗风极限承载力,从而获得使结构破坏的抗风极限风速。将模拟结果与结构实际破坏情况进行对比,发现破坏情况相同,表明本文模型的模拟是可靠的。经模拟结果确定,90°为大跨双筒网壳结构最不利风向角,结构中部区域为最不利位置,通过对位移时程的分析,确定结构y方向上的水平位移是导致结构破坏的关键;在瞬时风速达到80 m/s的情况下结构达到抗风极限承载力。