亚跨声速风洞短轴探管速度场校测可行性研究与验证

根据GJB1179A-2012《低速和高速风洞流场品质要求》规定,速度场校测是风洞流场校测的关键项目,是评价风洞是否具备开展型号试验能力的重要依据。轴探管是用于亚跨声速风洞速度场校测的通用校测仪器。为了降低轴探管对流场的扰动,并在试验段内产生无干扰的流场,一般要求堵塞度不超过0.5%,头锥位于风洞收缩段内。近年来,随着国内2 m量级以上的大型跨声速风洞立项建设,传统的轴探管设计方案在制造、安装以及校测等方面都存在一定的困难。针对该问题,通过对轴探管头部气动外形以及安装位置的优化,削弱了轴探管头锥激波强度和扰动范围,发挥试验段加速区的消波能力,在试验段内产生了与传统长轴探管一致的无干扰流场,大大缩短了轴探管的长度,为大型跨声速风洞速度场校测的轴探管设计提供了一种可行的技术方案。

杭州国际中心超高层结构抗风设计

杭州国际中心项目包括两栋超高层塔楼(主塔、副塔)及相连裙房,两栋塔楼采用钢筋混凝土核心筒-钢梁-钢管混凝土柱结构体系。塔楼平面为短边凹入的近矩形,立面为竹节造型,结构侧向刚度较柔、横风向响应较大。通过风洞试验,研究了各风向角下有周边建筑、最不利风向角下无周边建筑工况下的风荷载。结构风振舒适度分析采用根据当地风气候分析所得的折减后10年重现期风速值,并补充验算了1年重现期风振舒适度。针对风致加速度响应较大的副塔进行了敏感性分析,对结构构件进行了适当的加大。结果表明:风洞试验结果大部分略大于规范风荷载,但是二者相差不大,风荷载沿竖向分布较均匀,未由于体型特殊而产生不合理的较大风致响应。两栋塔楼风振加速度均能满足正常使用要求。

大型相控阵雷达天线系统“三心合一”设计的研究

天线系统的最佳风力矩中心、重心、旋转中心合而为一通常称“三心合一”。“三心合一”设计能有效降低传动系统的驱动功率 ,使天线运转平稳可靠。本文通过剖析具有代表性的某大型相控阵雷达天线系统设计 ,探讨实现“三心合一”的设计方法。

四分量片式铰链力矩天平技术及风洞实验应用研究

针对目前风洞铰链力矩实验中的一种三分量片式结构铰链力矩天平没有轴向力测量元件的不足,提出一种切实可行的四分量片式结构铰链力矩天平设计方案,进行了物理样机的研制,应用于某模型升降舵风洞铰链力矩实验中。实验结果与理论分析获得了良好的一致性,在舵面偏角为21°时,由忽略轴向力测量带来的舵面法向力系数相对误差百分比为14.7%,舵面弦向压心位置相对误差百分比为17.2%。

扭心偏移对桁梁桥颤振临界风速影响的试验研究

近些年山区大跨度桁梁桥得到较多的修建,其颤振性能通常由弹性节段模型风洞试验确定。试验中,主梁扭转中心通常设在节段模型的形心。受多种因素的影响,大跨度缆索桥梁主梁扭心可能偏离了形心位置,从而导致风洞测试结果与实际情况出现偏差。通过节段模型风洞试验模拟桁梁桥的扭心竖向偏移,测试不同扭心偏移下大跨度斜拉桥与悬索桥的颤振临界风速,对比研究扭心偏移形成的弹性转动中心、质量惯性矩、扭转频率变化的影响。总体上,扭心偏离形心使得桁梁桥颤振临界风速提高。

发展产业技术创新服务平台的战略与措施——上海地面交通工具风洞中心的启示

本文通过同济大学上海地面交通工具风洞中心建设与发展的案例分析,为我国产业技术创新服务平台的建设提供有益的战略思路与措施借鉴。在分析其发展历程以及建设运行体制、特点的基础上,从载体、组织定位、机制创新、协同发展等方面剖析上海地面交通工具风洞中心的发展对建设技术创新服务平台的借鉴与启示,并提出推动我国产业技术创新服务平台发展的政策建议。

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。

再入飞行器压心测量方法研究

在常规测力风洞试验中,测量天平可以测量出飞行器的气动力和对飞行器质心的气动力矩,按照常规的压力中心计算方法,求得的压力中心位置为气动力作用线与飞行器纵轴的交点,而不是飞行器真实压力中心的准确位置。针对再入飞行器风洞试验常规压心测量无法反映压心确切位置的问题,通过攻角连续变化和数据实时采集技术对再入飞行器压力中心进行了研究,得到了飞行器压力中心具体位置的测量与计算方法,以及其随攻角变化的变化规律。结果表明,得到的计算方法可以准确得到再入飞行器的压心位置。同时还导出了CN和CA分别对飞行器质心产生的俯仰力矩大小的影响:随着攻角的负向增加,CA对Cm的贡献逐渐增加,CN对Cm的贡献逐渐减小,压力中心实际轴向位置和常规计算值中压力中心和纵轴交点位置的差量逐渐增大,而压力中心的法向坐标值并不大;对于再入飞行器,CA对Cm的贡献很大,不能忽略或简化。

重庆万豪国际会展大厦风效应试验研究

重庆万豪国际会展大厦是高度达303 m的超高层钢结构,其基阶频率仅0.123 4 Hz,为了准确确定风荷载及其风致响应,对其进行了风致安全性及舒适性评估.采用风洞模型试验方法,对场地大气边界层进行了模拟;通过测压模型风洞试验测量风压系数的分布,并计算静风荷载;用气动弹性模型测量风致响应,包括大厦顶部的位移响应、加速度响应和角速度响应,并计算动风荷载.此外,还讨论了周边环境建筑对其风效应的影响.研究表明,周边建筑环境对大厦的静力和动力风荷载均有较大影响,在设计风速范围内不会产生驰振现象,其顶部加速度和角速度均小于限值,舒适性满足规范要求.

四面开敞建筑的屋盖平均风压特征

对一实际四面开敞的造船厂房的刚性模型进行了表面压力测量风洞试验,给出了屋盖上的面积平均风压系数的等值线图,通过与几何外形相似的封闭建筑屋盖平均风压系数的比较,分析了四面开敞建筑屋盖上平均风压系数的特征.试验结果表明,四面开敞建筑的屋盖上的外压表现为吸力,最大平均外压系数发生在迎风屋檐,相对封闭建筑最大平均外压系数有所减小,建筑内部结构情况对减小的程度有一定影响;四面开敞建筑屋盖上的平均内压可能呈现为正压或者负压,绝对值比平均外压小,且受内部结构的影响显著;四面开敞建筑屋盖上总平均风压系数比封闭建筑小,受到内部结构情况的影响较大.该试验结果可为四面开敞建筑的屋盖风荷载设计提供参考.

风洞流道的几何参数检测

风洞试验中心的流道是一个渐变结构,包括从正方形到圆和从圆到正方形两个渐变过程,与一般的建筑物结构有很大的不同。介绍了风洞试验中心流道检测的内容以及各自的精度要求、采用的检测方法以及检测结果,对于今后类似的项目具有一定的借鉴价值。

特立尼达和多巴哥国家艺术中心钢屋盖结构设计

特多国家艺术中心为一涉外工程,其钢屋盖部分空间体形十分复杂。钢屋盖的主要承重和抗侧力体系为悬链线拱,拱脚均为铰接。设计时,荷载取值以我国规范为主,并参考国际规范。风荷载由风洞试验确定,并尝试使用风压时程结果直接用于结构设计,而非常规的等效静力风荷载法计算风荷载。

株洲神农文化艺术中心外壳钢网壳设计

株洲神农文化艺术中心整体结构由外皮单层三角形钢网壳和内部钢筋混凝土框架组成。文章系统的介绍了外皮钢网壳结构方案的比选过程、风洞实验及结构整体稳定性分析(考虑初始缺陷的非线性分析)等设计关键问题,为类似工程设计提供参考。

开口状态及干扰对柱面结构风荷载的影响

为满足储煤量、工艺及环保的要求,柱面煤棚结构常常成对出现且在端部和两侧采用不同形式的开口,煤棚间的相互干扰和开口状态对风荷载的影响效应目前尚不明确。针对此问题,通过刚性模型测压试验,研究了端部、两侧开口状态以及煤棚间距对其结构表面风荷载的影响,通过对比结构整体力系数、体型系数分布及脉动风压系数,给出了风向角、开口状态及间距对风荷载的影响规律,分析了其产生机理,并给出了该类结构的风荷载建议。结果表明:半封闭的端部开口方式能有效减小结构整体风荷载,且脉动风压值最小;两侧30%开孔率的开口形式,结构表面的风荷载分布更均匀,减小结构的脉动风压;煤棚之间的干扰对平均风荷载主要为遮挡效应,对脉动风荷载影响不显著。

大跨度三心柱面网壳风压分布试验研究

通过大气边界层风洞刚性模型同步测压试验,对大跨度三心柱面网壳表面风压分布特性进行了研究。根据试验结果分析了结构不同风向下的平均和脉动风压分布、典型测点脉动风压谱以及相关性等。结果表明:风向角对网壳表面风压分布有较大的影响,一般情况下,结构迎风面为正压区,顶部为负压区,尾流区受分离、涡脱和再附等特征紊流影响明显;结构的边沿处受柱涡、锥形涡影响明显,风压梯度变化剧烈。迎风面大部分区域脉动风压功率谱类似于典型的纵向风湍流谱,呈单峰形状,主要激励为来流湍流;边沿处风压谱受特征湍流影响明显。结构表面相关性随测点间距离的增加而不断减小;风向不同,相关性衰减差别较大。

惯性参数对飞翼体自由度颤振特性的影响规律研究

飞翼飞行器刚体短周期模态频率较高,易与一阶弹性弯曲模态耦合发生一种特殊的颤振——体自由度颤振。采用风洞实验与频域计算相结合的手段,开展了惯性参数(俯仰转动惯量、质心位置)对飞翼飞行器体自由度颤振特性(颤振速度和颤振频率)的影响规律研究。实验和计算结果表明:俯仰惯量和质心位置会明显改变体自由度颤振频率与速度,颤振实验与计算结果一致性较好。俯仰惯量增加,颤振频率降低,沉浮约束时颤振速度基本不变,沉浮自由时颤振速度增大;质心位置前移,俯仰模态频率与阻尼同时增加,俯仰与一阶弹性弯曲模态耦合更容易,但发散模态分支的阻尼也更大,导致颤振速度先降低后增大,颤振频率单调增加。

大跨度曲面木屋盖风荷载特性的风洞试验研究

大跨度曲面屋盖风荷载特性复杂,大规模木屋盖工程在实际工程应用中相对少见。通过对海口市民游客中心这个大跨度曲面木屋盖工程的风洞试验研究,系统地分析了在不同风向角下曲面木屋盖风荷载的平均压力系数分布规律、等效静风荷载分布规律和整体风荷载效应的分布规律。试验研究结果表明:屋面整体风荷载效应主要表现为上吸作用;屋盖内外表面的平均风压系数主要受风向角和测点位置的影响,表现出复杂的波动性规律,部分重要测点处存在多个平均风压系数极值和主风向角工况。在整体设计计算过程中,除了需要考虑最大上吸工况外,也要考虑下压风工况的不利作用;在局部设计计算中,应重点考虑出现极值的重点区域和特异点。

厦门海沧体育中心体育场风荷载数值模拟计算

本文通过对海沧体育中心体育场风荷载数值模拟模型建立、数值计算、结果统计,并和风洞试验结果进行对比,探讨数值模拟结果的误差及在初步设计阶段的应用的可靠性。

并排柱面网壳封闭货棚风荷载试验研究

三心圆柱面网壳封闭货棚是一种典型的风敏感结构,风荷载是结构设计时的控制荷载之一。以某综合码头工程中的三座三心圆柱面网壳封闭货棚为背景,对影响封闭货棚风荷载的多种因素进行风洞试验和计算分析。研究了货棚顶部通风屋脊、门窗开合情况、三座货棚相互干扰、风速风向折减等情况对封闭货棚风荷载的影响,比较了根据风洞试验结果、荷载规范和相关文献中的风荷载设计的封闭货棚的计算结果。研究发现:顶部通风屋脊、门窗开合情况、三座货棚相互干扰、风速风向折减等情况均对风洞试验结果有较大影响,根据荷载规范和相关文献风荷载对封闭货棚进行结构设计存在安全隐患,此类大跨度封闭货棚在施工图设计前应进行风洞试验研究,且在进行风洞试验时应考虑和正确反映货棚实际存在的多种工况。

三心圆柱面网壳结构风荷载分布规律

通过某两端开口的三心圆柱面网壳结构刚性模型风洞测压试验,分析了该结构表面净压分布规律及内表面风压对净压的影响。结果表明,来流垂直与结构纵向时,结构迎风端为正压区,其余为负压区,顶部附近负压最强,内压为负压,该负压增强了结构正压区风压、减弱负压区的风压。当来流平行于结构纵向时,除结构迎风端较强风压外,其余位置平均风压和脉动风压很小,内压对结构表面风压的影响可以忽略。来流倾斜与结构纵向时,结构内表面存在正压区,该区域内结构负压较大。