风电机组塔筒模态的环境脉动实测与数值模拟研究

基于随机振动及系统识别理论,对内蒙古京能乌兰伊利更风电场中三座风电机组塔筒进行了环境脉动实测,提出了"桨叶—轮毂—机舱—塔筒"耦合的整体建模的方法,数值模拟与实测结果表明,风电机组塔筒可以有效地避免共振,满足GL规范的设计要求;塔筒主要振动形式为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动;塔筒一阶平动阻尼比为1.78%左右,一阶扭转阻尼比为0.6%左右。采用整体建模方法建立的模型与实测结果有较好的一致性,可以指导风力发电塔系统的风致动力响应分析和振动控制分析。

火星进入器壁面脉动压力环境数值模拟

为研究跨超声速阶段来流马赫数、来流攻角及配平翼展开角的变化对进入器壁面脉动压力环境的影响规律,本文采用脱体涡方法对火星进入器模型开展非定常数值模拟,获取壁面不同位置处的脉动压力信息。研究表明:在跨超声速阶段,进入器壁面脉动压力环境随马赫数的增加而趋于减缓。配平翼迎风面分离区受脱体激波影响明显,当来流马赫数较小时,可压缩效应较弱,分离区涡流运动剧烈,诱导的脉动压力环境较强;随着来流马赫数的增加,脱体激波对分离区抑制作用增强,分离区运动受到限制,诱导的脉动压力环境趋于平缓。此外,随着来流攻角增加,配平翼迎风面上再附点的位置向翼根方向转移,从而使翼根处的脉动压力环境趋于恶劣。当配平翼展开180°时,分离区再附点位置基本固定,配平翼迎风面脉动压力环境得到一定程度的减缓。功率谱分析表明,在配平翼迎风面上诱导的脉动压力能量主要集中在中低频区域。

火箭整流罩脉动压力环境数值模拟与优化设计

采用雷诺平均N-S方程(RANS)求解流场与非线性噪声方程(NLAS)求解声场相结合的方法(RANS/NLAS),对跨声速条件下火箭整流罩外部的脉动压力环境进行数值模拟与气动外形优化设计研究。通过与国内外文献及风洞试验结果对比发现,使用NLAS方法能够利用较少的网格量准确模拟脉动压力的传播历程。同时,结果表明:跨声速流动中,在火箭整流罩的头锥肩部会出现激波/边界层干扰,而在后部倒锥部位会产生大分离区,因此在肩部和倒锥区域脉动压力环境最为恶劣;随着迎角的增加,背风面头锥肩部的脉动压力环境更加恶劣,倒锥区域减缓。为抑制倒锥区域的脉动压力,新设计了直线外形、正弦曲线外形、“切线弧+圆弧”外形三种倒锥轮廓线方案,对比分析了不同方案的倒锥区域时均摩擦力系数、分离区、均方根脉动压力系数,得出了“切线弧+圆弧”外形最有利于优化其脉动压力环境的结论。

火星进入器作强迫震荡运动壁面脉动压力数值模拟

为研究超声速阶段进入器作强迫震荡运动对壁面脉动压力环境的影响规律,本文耦合进入器刚体运动方程与流体力学方程,采用动网格技术,对火星进入器模型开展非定常数值模拟,获取壁面不同位置处的脉动压力信息。研究表明:在超声速阶段,进入器作强迫震荡运动诱导的脉动压力远大于进入器保持相对静止时仅由非定常流动诱导的脉动压力。来流马赫数为1.2时,进入器作强迫震荡运动对脱体激波影响较小,脱体激波强度较弱且形态变化较小,攻角的震荡导致同一测点距离脱体激波的位置发生周期性改变,舱体迎风面及配平翼迎风面的脉动压力环境主要受攻角变化的影响;来流马赫数为3时,进入器作强迫震荡运动对脱体激波的影响较大,脱体激波震荡剧烈,诱导舱体迎风面及配平翼迎风面产生极其恶劣的脉动压力环境,功率谱分析表明激波震荡诱导的脉动压力能量主要集中在30 Hz左右。

飞行器跨声速段肩部脉动压力等效预示方法

基于锥-柱形飞行器肩部过渡段在跨声速阶段的脉动压力分布特征及现有的飞行遥测加速度响应数据,提出一种适用于此外形特征飞行器的脉动压力等效预示方法,通过悬臂梁结构数值仿真验证方法的有效性和准确性;然后将该方法应用于某型飞行器,把实际分布形式的随机脉动压力等效为集中力形式,利用有限元软件计算得到的频响函数信息和飞行遥测加速度响应进行脉动压力识别,未参与识别过程的加速度响应进行正向校验,结果表明提出的方法可以准确地预示飞行器跨声速段脉动压力环境,对高速飞行器脉动压力预示的工程研究有一定的参考意义。

泉州晋江大桥动力性能分析

以一座墩塔梁固结体系的独塔预应力混凝土斜拉宽桥——福建泉州晋江大桥为对象,根据实桥环境脉动试验和空间杆系有限元模型进行了主梁-主塔基本动力性能分析;采用振动法进行了斜拉索的固有频率和索力测试,并进行了拉索安全性能评价;根据实桥车辆强迫振动试验和考虑了路面平整度的桥梁与车辆相互作用的计算模型,分析了在移动车辆荷载作用下桥梁的动力特性,包括振动加速度计算和舒适性评价。研究结果表明,采用墩塔梁固结体系的晋江大桥面内振动频率较高,主跨或边跨均出现相互独立或影响较小的振动模态;斜拉索索力分布均匀,安全系数符合规范规定;在移动车辆荷载作用下,主梁竖向振动加速度较小,在设计行车速度下可保持较好的行车舒适性。

多跨预应力连续箱梁桥动载试验研究

以福建省尤溪县某新建四跨预应力连续箱梁桥为工程背景,对该桥开展了环境脉动试验和无障碍行车试验研究,分析了桥梁的自振特性和行车激励下的动态响应,得到结构的自振频率、阻尼比、振型、动应变、冲击系数等动力特性指标。结果表明,该桥实测的结构基频为5.87Hz,实测的各阶频率均大于计算频率,表明桥梁结构实际刚度较大;实测的阻尼比均小于5%,表明桥梁结构整体弹性工作性能较好,具有一定的耗散外部振动能量的能力;无障碍行车工况下,实测的冲击系数为0.095~0.214,根据规范计算出的理论冲击系数为0.297;各车速下冲击系数的实测值均小于理论值,表明该桥桥面平整度和行车性能良好,桥梁动力特性符合规范要求。

V型墩连续刚构桥动力特性分析

采用环境脉动试验对某V型墩连续刚构桥的模态进行测试,并进行有限元动力特性计算,通过试验结果与理论计算结果的比较,对该桥状态进行评定。计算结果可为桥梁的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。

闽江鳌峰洲大桥动力特性分析

鳌峰洲闽江大桥建于1993年，已运营15年，存在竖向振动明显，现从动力计算、实测及其理论分析，研究竖向振动明显的原因，同时为类似工程提供借鉴。

基于粗糙集和支持向量机的空间结构健康监测

目的为了改进现有损伤诊断方法的不足,降低结构健康监测的成本并提高其准确性和分析速度.方法基于小波包分解技术、粗糙集特征约简和支持向量机强大的分类功能,提出了一种空间结构损伤诊断方法,并以此为基础建立了空间结构的健康监测系统框架.利用有限元模拟,应用该方法对一单层球面网壳结构进行了损伤诊断.结果由小波包分解得到的特征向量能够敏感地反映构件的损伤,经过学习的支持向量机基本可以正确地识别出空间结构杆件的损伤位置和程度.结论经过粗糙集约简的损伤诊断同样有效并提高了计算速度.该方法具有面向工程实际应用、成本低和分析简便等特点.

小波支持向量机在结构损伤识别中的应用研究

基于小波框架理论和支持向量核函数的条件,引入非线性小波基函数构造支持向量机(SVM)的核函数,得到一种具有较强泛化能力的紧致型小波支持向量机。对结构在环境脉动下的反应信号进行小波包分解,利用“能量-损伤状态”的特征提取方法得到特征向量,并作为紧致型小波支持向量机的输入进行训练和分类检验,提出了一种基于完全小波支持向量机的结构损伤识别方法。以一空间单层网壳结构为检测和诊断对象,用该方法对结构的损伤位置和程度进行识别和分类具有较高的精度,同时该方法具有面向工程实际应用、成本低和分析简便等特点。

斜拉桥模态试验研究

对斜拉桥进行试验模态分析,对验证设计、建立结构的动力学模型以及桥梁安全运行状态进行评估。采用环境脉动法对仙桃汉江公路大桥进行模态试验分析,取得了该斜拉桥振动的较为正确的模态频率、阻尼及较理想振型,与有限元计算结果基本吻合,从而验证了该模态分析方法的合理性和有限元模型的准确性,也为大桥的进一步研究提供依据。使得大桥长期安全运行的健康监测评估得到实现。

淮河特大桥三跨连续钢桁梁模态试验及分析

采用环境脉动法对淮河铁路大桥进行模态试验,得到桥梁的模态参数,并与空间有限元模型进行对比分析。结果表明计算结果与实测结果吻合良好,有限元模型很好地模拟了实际结构受力与边界条件。

中、下承式钢管混凝土拱桥面内振动模态分析

采用Katayama提出的随机子空间识别法对环境脉动下八座钢管混凝土拱桥实测动力响应进行识别,与采用最大熵谱法获得的计算结果进行的比较验证了采用方法的正确性。建立了实测桥梁的有限元模型,理论模态与试验模态吻合良好,讨论了主拱跨径、截面和桥道系结构等结构参数对钢管混凝土拱桥面内振动模态特性的影响,指出了钢管混凝土拱桥面内一阶基频的统计近似公式的局限性,提出了基于Rayleigh能量法的静力计算方法,可用于预估和校核中、下承式钢管混凝土拱桥面内低阶频率。

Dynamics of a stage-structured single population system with winter hibernation and impulsive effect in polluted environment

In this work, we construct a stage-structured single population system with winter hiber- nation and impulsive effect in polluted environment. All solutions of the investigated system are proved to be uniformly ultimately bounded. The conditions of the population- extinction solution of the investigated system are obtained. The permanent condition of the investigated system is also obtained. Finally, numerical analysis is inserted to illustrate the results. Our results indicate that the environmental pollution will reduce biological diversity of the natural world. Our results also provide reliable tactic basis for the practical biological resource management.