紊流风场中桥梁气动导数的识别

基于作者提出的识别桥梁断面气动导数的新方法———总体最小二乘时域法 ,初步研究了紊流风场中气动导数的识别 .总体最小二乘时域法试验装置简单 ,克服了改进的Ibrahim时域法人为选择时延参数的不足 ,具有很高的精度和收敛性 .由平板理论解和江阴长江公路大桥的全桥气动弹性模型实验结果证实了该方法的正确性 .在模拟的紊流风场中 ,应用这一方法对平板和江阴长江大桥的节段模型进行了试验 ,识别了其气动导数 .试验结果初步表明 ,对具有良好流线型的桥梁断面 。

紊流风场中桥梁气动导数的识别

提出一种在紊流风场中识别桥梁断面气动导数的新方法 .根据随机减量的原理 ,从风洞中桥梁节段模型的随机响应中提取自由振动信号 ,再利用时域法对桥梁断面的气动导数进行了总体时域识别 .数值仿真结果表明 。

横向紊流风中移动车辆纵向风速谱分析

为研究横向紊流风中移动车辆纵向风速谱的相关特性,通过Taylor冻结假设,基于von Kármán谱得到了移动车辆风速谱的解析表达式,分析了15°~175°风偏角、风速与车速比值等因素对移动车辆风速谱的影响,深入探讨移动点风速谱峰值及其对应频率之间的关系。结果表明:移动点风速谱峰值比静止点风速谱峰值大;当车速小于风速时随着风偏角逐渐增大移动点风速谱峰值先减小后逐渐增大,当车速大于风速时移动点风速谱峰值则是先减小后增大又逐渐减小;当车速小于等于风速时,部分风偏角时的移动点风速谱峰值对应的频率小于静止点风速谱峰值对应的频率;随着车速与风速比和风偏角的增大,移动点风速谱峰值对应的频率先增大后减小。

紊流随机风场下多相多分裂覆冰输电导线舞动的相间闪络概率评估

针对覆冰输电导线在紊流随机风场中舞动的相间闪络问题,提出了一种多相多分裂覆冰导线舞动的相间闪络概率评估方法。首先,通过生成覆冰导线在紊流随机风场中舞动时的随机风荷载,结合多相多分裂覆冰输电导线有限元模型对紊流随机风场中的导线舞动响应进行模拟;其次,通过等价极值分布法构建了多相多分裂覆冰输电导线舞动时的相间闪络失效准则,基于概率密度演化法发展了一种多相多分裂覆冰导线在紊流随机风场中发生非同步舞动的相间闪络概率评估框架;最后,对某单跨三相四分裂覆冰输电导线算例进行分析。结果表明:1)不同相对位置的覆冰导线相间闪络概率评估结果差异明显,并且相较稳态风场情况,紊流随机风场作用下的各相导线相间闪络概率密度曲线峰值位置左移,峰值存在明显的降低;2)随着紊流度的增加,各相覆冰导线在紊流随机风场中舞动时更易发生相间闪络;3)该跨覆冰导线的相间闪络概率随平均风速的增加呈现先升后降的变化趋势,不同初始风攻角工况的各相导线相间闪络概率差异明显。

民用航空器的突风与紊流载荷适航条款解析

回顾了突风准则的发展历史,结合美国联邦航空条例FAR 25《运输类飞机适航标准》25-141号修正案及相关咨询通告,重点研究了最新FAR 25.341条款中对突风与紊流载荷条款的修订原因及技术要求,并给出25.341条款的符合性验证方法。

四旋翼飞行器在风场扰动下的建模与控制

在实际飞行中,由于四旋翼飞行器飞行高度较低,故其易于受到紊流风场的作用。通过牛顿—欧拉方程建立了四旋翼飞行器在风场作用下的动力学模型,并根据Dryden模型生成紊流风场。控制器由采用基于积分反演算法的内环姿态控制器和采用常规PID控制算法的外环位置控制器组成,由李雅普诺夫理论判断了系统的稳定性。通过数值仿真实验的方式研究了系统在紊流风场作用下的动态性能及控制器的控制性能,结果表明:该模型能够准确反映风场作用下系统的动态性能;控制器在紊流风场作用下控制性能良好,系统具有较强的鲁棒性。

基于TSMC的四旋翼无人机抗风研究

针对四旋翼无人机的欠驱动、非线性、强耦合和易受外界因素干扰等特性,为保证其控制品质与精度要求,提出一种基于快速终端滑动模态控制(TSMC)的控制方法。建立四旋翼无人机在紊流风场作用下的动力学数学模型,采用可自动消除抖振的全局快速终端滑模的控制算法计算各个控制律,引入过渡输入控制律以实现欠驱动耦合控制,并通过Matlab/Simulink软件对系统模块进行构建和仿真。仿真结果表明,该快速终端滑模控制器算法具有可靠性高、收敛速度较快和鲁棒性较强的特点,能够有效地完成四旋翼无人机的飞行任务。

结构风工程与抗风研究的现状与展望

从近地紊流风特性、钝体空气动力学、结构风振控制三方面对结构风工程进行了分析研究,同时对结构抗风研究的发展现状进行了分析,并对结构风工程与抗风研究的发展前景进行了展望,从而为其进一步的研究提供了理论指导。

基于自适应反演滑模的四旋翼无人机抗风研究

针对四旋翼无人机易受风扰,影响控制精度的问题,提出了一种自适应反演滑模轨迹跟踪控制策略,基于NewtonEuler建立在紊流风场下的四旋翼无人机动力学模型,将控制系统分成姿态子系统■和位置子系统(x,y,z),引入过渡控制律,实现欠驱动耦合控制,解算出理想姿态,滑模控制抑制风场对四旋翼无人机的影响,反演控制来设计镇定控制项,利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,通过MATLAB仿真,仿真结果表明所设计的控制器收敛速度快,响应时间较短,鲁棒性强。

基于改进MPC算法的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

本文针对四旋翼无人机轨迹跟踪控制过程中容易受到风扰的问题,提出了一种模型预测控制(MPC)与扩展状态观测器(ESO)相结合的轨迹跟踪控制方法。采用双闭环控制结构,使四旋翼无人机在风的干扰下按照参考轨迹稳定运行。该方法具有稳态误差小、抗干扰能力强的特点。最后在MATLAB中通过仿真验证了所述方法的有效性和可行性。

基于线性自抗扰的四旋翼姿态控制研究

鉴于四旋翼强非线性耦合、易受扰动等特点,采用牛顿-欧拉法建立了风扰下的四旋翼非线性数学模型。针对风扰下四旋翼模型中存在的风扰、非线性耦合以及参数不确定性的问题,姿态角采用线性自抗扰控制,并证明其稳定性;在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型并验证。仿真结果表明:所设计的线性自抗扰姿态控制器在外界风扰和参数不确定性下具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。

不同风场下不同桥梁节段模型的振动演化特征

以薄平板、闭口扁平箱梁和开槽扁平箱梁三种断面为研究对象进行小比例尺节段模型悬挂弹簧测振风洞实验,分析了紊流度和断面形式对桥梁振动演化特征和失稳风速的影响.研究结果表明:同一种桥梁断面在不同风场下的振动趋势是一致的,其位移响应均值和发散风不随紊流速度增加而增加;失稳风速从低到高依次为薄平板、闭口箱梁、开槽箱梁,而其失稳突发性从小到大顺序则刚好相反,薄平板和闭口箱梁发散时呈现出典型的硬颤振特征,而开槽箱梁发散时呈现出典型的软颤振特征.

超高层建筑围护结构风洞试验研究

保证超高层建筑围护结构的安全使用是结构设计的一项重要内容,超高层建筑的围护结构受力主要由风荷载决定。基于风洞试验,本文以珠海某超高层建筑为例,建立超高层建筑刚体模型,在确定建筑物实际所在场地地貌类别后,采用尖劈加粗糙元的方式模拟大气边界层风场,进行风速测量、风压测量、数据采集与分析,对模拟风场中的最大阵风风压、最小阵风风压、最大极值风压与最小极值风压进行比较。结果表明,极值风压均比阵风风压略大,为保证结构安全性,宜采用极值风压作为设计风压。

不确定气动干扰效应影响下并列大跨度桥梁颤振导数识别方法

将处于自然风中一前一后并列布置的大跨度桥梁相互之间可能存在的不确定相互气动干扰处理成随机气动干扰,并归入到紊流风随机激励中,采用基于模态参数识别的随机子空间识别方法,开发了桥梁断面颤振导数识别的专用程序,并以具有理论解的Theodorsen平板为例,通过系统响应数值仿真和颤振导数识别,验证了该方法的可靠性。针对实际大跨度桥梁,设计了并列节段模型试验悬挂系统,开展了紊流风和随机气动干扰效应下的并列大跨度桥梁节段模型风洞试验,将迎风、背风侧桥梁断面的颤振导数结果与均匀流、紊流风中单个桥梁断面颤振导数值进行了对比。结果表明:背风侧桥梁对迎风侧桥梁的颤振导数影响很小,而迎风侧桥梁对背风侧桥梁的颤振导数有较大影响;该研究方法为存在这种随机气动干扰的并列大跨度桥梁颤振导数识别提供了一个较为合理的途径。