多点Kaimal谱激励输电塔脉动风荷数值模拟

以随机振动理论及实测风速数据为基础,应用Kaimal谱模拟风速湍流,通过傅立叶频谱变换得到各点风速功率谱曲线,并应用ANSYS实现脉动风的数值模拟。在ANSYS中对输电塔结构进行结构动力特性分析,得到输电塔各节点风振位移及加速度时程曲线等数值模拟结果,数值模拟结果与现场实测结果接近。

基于自回归线性过滤法的湍流风场大涡模拟研究

基于大涡模拟入口方法中的AR线性过滤法,以Kaimal谱为目标谱,采用指数率风速廓线分布规律,以此编写AR法程序,生成计算域入口不同位置处的随机数据序列。为生成符合B类风场规范的湍流场,在0~150 m和150~500 m的高度段,把AR法生成的数据序列扩大不同的倍数,与平均风速剖面叠加,添加到计算域入口,生成湍流风场,对比不同随机数放大倍数下的平均风速剖面和湍流度剖面的变化规律,当0~150 m高度区间的数据序列扩大1.3倍,150~500 m高度区间的数据序列扩大2.3倍时,生成的湍流场基本可以满足B类风场规范要求。

用实测风速校正的短期风速仿真研究

风速仿真是风力发电研究的重要手段之一。该文简述了风特征研究概况,建立了基于Kaimal风速功率谱的短期风速仿真模型;将仿真风速与实测风速时间序列做对比,发现仿真结果总体性态良好,但无法反映被仿真场址的特定风速变动规律。因此,进一步提出了用实测风速校正仿真风速的方法,校正后的仿真风速不仅总体性态良好,而且能很好地反映被仿真场址的特定风速变动规律。该文的短期风速仿真方法可以用于短期风速预测、风轮机动态仿真、风力发电控制与电能质量分析等风力发电仿真研究,也可以用于其它风工程、信号分析等领域的仿真研究。

基于规范及实测风谱的苏通大桥抖振响应对比研究

复核结构设计是桥梁结构健康监测系统的主要功能之一。以世界第一大跨斜拉桥——苏通大桥为工程背景,采用实测风谱对大桥设计阶段基于规范谱所进行的抖振分析进行验证。首先采用非线性最小二乘法对桥址区实测强风紊流功率谱密度函数进行拟合,获得实测谱曲线,并分别以该实测拟合谱和规范谱为目标谱分别模拟桥址区三维脉动风场。然后采用上述两种风场,基于ANSYS对苏通大桥进行非线性时域抖振响应分析。两种分析结果的对比表明:与实测谱相比,基于规范谱所得的主梁抖振响应情况不一,但主塔抖振响应均偏于保守;两种抖振响应的PSD曲线整体趋势基本一致。分析结果可为该桥的风致抖振性能评价提供研究信息,同时对其他类型结构的抗风设计具有重要的参考价值。

基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟

基于脉动风的基本性质、Kaimal风速谱及线性自回归滤波器法(AR)模拟脉动风速时程的原理,利用Matlab编制了相关脉动风速时程模拟程序,并以500 kV栖霞文登(昆嵛)送电工程为例,模拟了输电塔线体系的风速时程,分析了脉动风在时间和空间上的相关性。实例结果表明,该方法具有精确性和有效性。

基于脉动风作用下的大跨度桥梁拉索风场数值模拟

采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压力系数的变化;选取50 m高度处分析速度矢量;选取80 m高度处分析流速和迹线变化;选取拉索中心位置、拉索尾端分析拉索周围压力分布,并进行数值模拟。计算结果表明,对比文献中风洞试验的结果,流场中流体的分布特征符合类似研究的结论,可以得到合理精度的数值解;在拉索周围上、下表面形成涡街,涡流沿中轴线运动并呈现对称的形状;拉索表面压力分布和文献中风洞试验结果较吻合,并且符合工程实际。

天线平台在风荷载作用下的响应分析

研究了自然界中脉动风的风谱及其数值模拟方式,生成一段脉动风时程曲线。仿真研究天线平台在脉动风载荷和稳定风载荷下的响应,对比分析表明,天线平台在脉动风荷载下的响应要大于国标规定稳定风的响应。最后,提出考虑脉动风荷载时以1σ置信度所对应的结果作为仿真评判标准。

大跨度桥梁脉动风场模拟

基于中国《公路桥梁抗风设计规范》,采用谐波合成法并考虑了桥梁风场的空间相关性,结合M atlab语言编制了谐波合成法程序,模拟了一大跨悬索桥梁的脉动风场,其模拟结果与目标谱之间拟合较好,说明了谐波合成法对该桥梁风场模拟的有效性。

采用修正逆傅里叶变换法的空间湍流风场建模研究

文章采用幅值谱修正的逆傅里叶变换法(IFFT)对空间湍流风场进行建模。首先,基于Fourier-Stieltjes积分从数学上推导了频谱的复共轭对称序列表达式。然后,根据Kaimal风速目标谱确定模拟点的风速傅里叶幅值谱,结合模拟点与相邻点的互功率谱确定该模拟点的相位信息;根据目标谱修正模拟点的风速幅值谱,产生具有时间和空间信息的风速时程序列。最后,对时程序列进行谱分析,并和Kaimal谱进行对比。结果表明,采用幅值谱修正的IFFT法得到的风速时程序列的功率谱密度(PSD)和目标谱的拟合度远优于传统方法,且计算效率提高62%。

考虑不同风速谱在SSI效应下高层框架结构风振响应中的比较分析

为分析我国规范中采用的Davenport风速谱和欧洲规范中采用的Kaimal风速谱对考虑土-结构相互作用(以下简称SSI效应)的高层框架结构风振的影响,以某坐落于软土地基的高层框架结构为例,计算并比较了通过两种不同风速谱模拟顺风向脉动风荷载对考虑SSI效应的高层框架结构的风振响应,得出了考虑SSI效应的高层框架结构的抗风设计中,采用Davenport风速谱更加安全的结论。

基于多点卡曼谱输入的输电塔脉动风数值模拟

根据随机振动理论,确定利用卡曼谱模拟风速湍流,应用ANSYS实现了输电塔模型的建立及脉动风的数值模拟,得到各点的风速时程样本。通过对输电塔施加脉动风进行结构动力特性分析,得到塔架前24阶振动频率及各点位移时程曲线,迭代验算数值模拟结果符合结构振动规律,可为工程实际提供参考。