海上风力发电塔脉动风速时程数值模拟

为了分析海上风机结构在时域内的风振动力反应,进行了脉动风速时程数值模拟研究。根据风机结构体型特征和脉动风功率谱特性,研究了叶片与塔架风场的相干性效应,提出考虑叶片与塔架相互影响的谐波叠加法(harmony superposition method with blade-tower interaction,HSM-BTI)。通过该方法对风机结构随机风场的脉动风速时程进行数值模拟,并对计算功率谱与目标谱进行校核,验证了HSM-BTI方法对风机结构脉动风速时程模拟的适用性。

基于AR模型模拟超高层建筑的脉动风速时程

风荷载是超高层建筑设计的主要荷载之一,而且通过风振时域分析可以更全面地了解超高层建筑风振响应特性,更直观地反映超高层建筑风致振动控制的有效性。因此,本文使用线性滤波法即白噪声滤波法(white noise filtration method,WNFM)中的自回归(auto-regressive,AR)模型模拟超高层建筑的风速时程。首先,考虑超高层建筑风速时程的时间和空间相关性,导出了四阶AR模型的参数表达式。接着,基于AR模型模拟了一幢高度为200 m超高层建筑的风速时程。最后,通过比较模拟风速功率谱、模拟自相关函数和互相关函数与目标风速功率谱、目标自相关函数和互相关函数的吻合程度,验证基于AR模型模拟超高层建筑风速时程的可行性。

运动雷暴冲击风水平风速时程分析及现象模型

运动雷暴冲击风属于一种非稳态风场.为了研究冲击风射流速度、运动速度、射流高度、射流倾角对该流场的影响,使用壁面射流试验装置进行了运动冲击风流场试验.经过分析提出了相应的现象模型,该模型可被用于获得在不同的冲击风参数下的风速时程.最后,选择多个文献给出的不同冲击风水平风速横廓线模型,并结合矢量合成方法获得水平风速时程,并与该现象模型结果对比.结果表明,对于冲击风到达前的风速时程,现象模型与除了与Holmes和Oliver所提出模型有所区别外,与其他模型均较为吻合;而对于冲击风经过后的风速时程,该现象模型能更好地描述实际试验情况.

基于ARMA模型模拟高架桥的脉动风速时程

强风是高架桥设计与防灾减灾分析的控制性荷载之一。风与高架桥相互作用十分复杂,可以通过风洞试验、现场实测、数值模拟获取可靠的风速(风荷载)数据。尽管如此,时域分析可以使人们更全面地了解高架桥的风振响应特性,也能更直观地反映高架桥风致振动控制的有效性。因此,使用线性滤波法即白噪声滤波法(WNFM)中的自回归滑动平均(ARMA)模型模拟高架桥的脉动风速时程。首先,考虑高架桥脉动风速的时间和空间相关性,导出自回归(AR)模型阶数与滑动回归(MA)模型阶数不相等时ARMA模型的表达式。接着,基于Kaimal风速谱,使用ARMA模型来模拟一座实际高架桥的脉动风速时程。最后,通过比较模拟风速功率谱、自相关和互相关函数与目标风速功率谱、自相关和互相关函数的吻合程度,验证基于ARMA模型模拟高架桥脉动风速时程的可行性。

基于风速时程的体育场挑篷结构风振响应分析

依据自回归(AR)法,确立了考虑风速时程空间相关性的模拟方法,并利用Matlab语言编制了相应的程序。基于上述方法,模拟了某体育场挑篷结构的风速时程,并对所得风速时程离散值进行数理统计分析,结果表明模拟谱与目标谱吻合较好。根据结构风振响应分析的需要,将模拟风速转变为风荷载对结构进行时程分析,获得了结构风振响应,为结构抗风设计提供依据。计算表明,基于风速时程的结构风振响应分析方法可有效分析体育场挑篷的风振响应。

高层建筑风场的脉动风速时程模拟

采用经过FFT算法改进的谐波叠加法(WAWS)及自回归(AR)模型的线性滤波法对实际工程进行脉动风速时程模拟.对2种算法所模拟的风速时程进行分析,结果显示了风速功率谱及相关函数的特性,分析结果说明AR模型中模型阶次及时间步长对风速时程产生较大影响.根据结构的有限元动力分析,采用能量相等的原则,即使结构固有频率段内的目标谱和模拟谱能量相等,对风速时程进行修正,使模拟风速时程更趋合理.

超高层建筑脉动风速时程的数值模拟研究

风荷载是超高层建筑设计的主要荷载之一,而且风振时域分析可以更全面地了解超高层建筑风振响应特性,更直观地反映超高层建筑风致振动控制的有效性。因此,使用谱解法(Spectral Representation Method,SRM)模拟超高层建筑的风速时程。首先,考虑超高层建筑风速时程的时间和空间相关性,导出了使用SRM-fast Fourier transform(FFT)模拟超高层建筑五点脉动风速时程的显示理论表达式,指出了单边风速功率谱与双边风速功率谱在系数选取上的差别,这方面国外学者基本都是应用双边风速功率谱。接着,基于超高层建筑五点脉动风速时程的显示理论表达式,模拟了一幢高度为200m超高层建筑上20个点的风速时程。最后,通过比较模拟自相关函数和互相关函数与目标自相关函数和互相关函数的吻合程度,验证了SRM-FFT模拟超高层建筑上任意点数脉动风速时程的可行性。

风速时程AR模型及其快速实现

随着工程结构日趋多样化、大型化、复杂化,结构风振响应研究受到学术界、工程界的关注和重视,基于数值模拟方法得到的风速时程曲线在结构风振分析中被采用.自回归(AR)模型具有一系列优异性能,在时间系列分析中被广泛应用.本文基于自然风特性,通过考虑结构节点间的风速时程相关性,采用AR模型模拟节点随机脉动风速时程,并提出VC与Matlab混合编程模拟的快速实现方法.对模拟所得的网壳节点风速时程统计分析表明:AR模型可有效地模拟具有时间相关性、空间相关性的节点脉动风速时程,采用VC与Matlab混合编程快速实现方法,可较好解决模拟精度、模拟速度和计算稳定性的问题.

脉动风速时程数值模拟

对高层、高耸和大跨轻柔等风敏感结构而言,风荷载是主要控制荷载,必须考虑风荷载的动力作用。分析了风速时程模拟方法的概况,包括传统的谐波叠加法、线性滤波法,以及近年来发展起来的小波分析、逆傅立叶变换法。采用AR法模拟了某索-桁移动机库的脉动风速时程。总结了各种方法的优缺点,展望了风速时程模拟的前景。

超大跨屋面结构风速时程的数值模拟研究

基于自然风的特性，采用AR模型（自回归模型）模拟具有时间和空间相关性的随机风速时程，并对Whittle递推算法进行了改进，用于求解回归系数矩阵，编制了相应的风速时程模拟程序．算例表明：该法计算效率高，所编制程序可用于超大跨结构复杂屋面随机风场模拟．另外，通过对AR模型有关参数的分析讨论知：对于Davenport谱，兼顾精度和效率，时间步长取0．1s左右、截取频率上限取5～8Hz比较适宜．

风速时程数值模拟研究

随着结构的大型化、复杂化,对于风荷载更加敏感,风荷载常常起主要甚至决定作用。时域分析法是对结构进行抗风分析的较好方法,而时域分析首先要有时程样本,利用已知的频域信息通过计算机数值模拟重现时程样本是比较好的解决办法。本文利用谐波叠加法模拟了风速时程样本。通过算例表明,该方法模拟精度较高。另外对部分参数的合理选取进行了讨论,并给出了取值的建议。

基于正交小波逆变换的平稳风速时程数值模拟

对于大型结构,风荷载往往起控制甚至决定作用,对其进行风振响应时域分析是必要的,而进行时域分析首先必须解决风荷载的输入问题.基于多分辨率分析的思想和正交小波基推导了小波系数与功率谱密度函数之间的关系,从而可由已知的功率谱密度函数随机生成各尺度上的小波系数,进而由生成的小波系数通过逆变换生成平稳风速时程.根据这一思路,利用L-P小波基,模拟了与Davenport谱相一致的某点脉动风速时程,算例表明,模拟的风速时程功率谱与给定的目标谱吻合较好,证明了该方法的有效性.

风速时程的分形特征分析

随着土木工程结构日益向大型化、复杂化的趋势发展,对结构本身提出了更轻、更柔的要求,结构对风荷载的敏感性增加,对风时程的特性研究也倍受重视。本文通过风速时程的关联维数分析,证实了其具有一定的分形特征。从全国80个典型站点风速记录的关联维数统计得知,风速时程的分形维数均约在1.7左右。

大跨度弦支穹顶结构风速时程模拟研究

随着大跨度空间结构的发展,风荷载对其结构的影响越来越不容被忽视。目前,国内针对这方面的研究才刚刚起步,对弦支穹顶结构的研究更是甚少。在结构的风振响应分析中,基于数值模拟方法得到的风速时程曲线被越来越多的运用。利用线性滤波器中的自回归AR模型,通过VC与Matlab的混合编程以及自行编制的Romberg积分程序,对大跨度弦支穹顶结构进行了高效快速的风速模拟,并以奥运羽毛球馆为例证明了其正确性。为后面对弦支穹顶结构的风振响应分析奠定了基础。

基于AR模型的脉动风速时程模拟

基于AR数值模型,采用MATLAB编制了计算程序,模拟了40个空间点的脉动风速时程曲线,算例表明,该方法简洁高效,效果良好,为进一步得到风压时程,进而对结构进行风振时程分析奠定了基础。

基于Matlab的大型兆瓦级风电机脉动风速时程数值模拟

本文旨在模拟西部内陆地区大型兆瓦级风机所受风荷载的脉动风速成分,基于风机结构自身在风荷载作用下各质点具有空间相干性的基本性质,依据风机整体结构的体型特征和脉动风功率谱特性,利用谐波叠加法对风机结构所处的随机风场的脉动风速时程进行数值模拟,通过对比计算谱与目标谱的齿合程度,确认该方法的切实可行性,为模拟高耸结构及大跨度结构在长时间随机风荷载作用下的动力时程响应提供了可靠适用的随机风荷载时程数据。

基于ARMA模型和时空Kriging插值联合模拟大跨结构的脉动风速时程

采用ARMA模型模拟具有时间和空间相关性的大跨结构的随机风速时程。并对Whittle递推算法进行了改进,求解出自回归系数和滑动回归系数矩阵。利用MATLAB软件编制了模拟大跨桥梁的风速时程模拟程序,运行结果表明:改进的方法计算效率高,模拟精度符合要求。然后又利用时空Kriging插值法对控制点区域内节点的脉动风速时程进行模拟,其模拟精度较好且求解过程快,可用于大跨空间结构、超高层建筑等含有大量节点的结构风场模拟。

基于多维AR模型的风速时程模拟

目的生成空间多点的顺风向风速时程,比较不同阶AR模型的模拟效果,评价由BIC准则判定的AR模型最优阶数的合理性.方法根据工程中普遍采用的顺风向脉动风速谱,利用MATLAB软件编制空间多点风速时程的自回归线性模型程序,并嵌入BIC准则以判定多维AR模型的最优阶数,使用不同阶模型对风场进行模拟并比较各阶模型的模拟效果.结果通过对西堠门大桥风场的模拟发现,BIC准则判定得到的AR模型最优阶数为2阶,同时2阶模型取得了不错的模拟效果;不同阶模型的模拟效果有较大差异,1阶模型离散性较大,6阶、8阶模型模拟精度稍好,4阶模型模拟效果最好.结论 BIC准则判定得到的AR模型最优阶数偏低,但根据其最优阶数进行的模拟也可取得不错的模拟效果;模型阶数对模拟效果有很大影响,阶数过低将导致结果离散性较大,阶数过高并不一定取得更高的模拟精度,选择合理的模型阶数既可取得最优的模拟效果又可节省计算时间.

基于连续小波变换的风速时程特性识别与分析

由于风速时程属于频域宽和频率变化剧烈的时变信号,需用具有良好时频局部化特性和弹性时-频窗口的小波变换进行分析。本文的目的是在风速时程的描述上较全面地了解风速的时频特性。利用小波分析方法在时域和频域的良好局部化性质,聚焦到风速时程的任意细节并加以分析,快速、准确地提取样本的局部谱密度特征,特别是对在整个时程记录中,具有相同功率谱但时频内容有差别的风速时程。用小波变换分析试验得到的风速时程,并研究和识别试验得到的曲线和实测风速曲线的时频特性、能量关系和局部谱密度特征。

基于AR模型的海上风机脉动风速时程模拟

为分析海上风机支撑结构及叶片的风振动力响应特性,基于线性滤波法中自回归AR模型,采用Kaimal脉动风速功率谱编制了具备时空相关特性的MATLAB脉动风速时程模拟程序;针对江苏如东黄海海域某4 MW级风机塔筒、叶片等结构进行了实例分析,得到结构表面各控制点模拟脉动风速时程曲线,并结合计算功率谱与目标谱进行对比验证;利用TurbSim软件对自编程序计算精度和效率进行比较。相关计算结果表明该程序简单易操作,所需参数较少;虽无法考虑湍流强度,但具有适用多种风机结构的优点;同时整体模拟效果良好,可有效解决风荷载输入问题。