周边建筑对在建超高层塔楼的风场干扰效应研究

针对建筑风环境的研究主要集中于建筑形态抗风设计,在数值模拟方面多聚焦于建筑场地通风效果研究,而针对建筑表面幕墙风压和施工过程中的建筑风压研究则相对较少。因此,以上海市某超高层塔楼为研究对象,从城市建筑轮廓图提取周边建筑数据建立数值模型,对目标单独建筑模型和建筑群模型2种工况的8个风向进行CFD模拟,以研究周边建筑对超高层施工的风场干扰效应。结果表明:在低高度处,低矮建筑密集,遮挡效应对目标建筑风场削弱较为明显;而中间以上高度,目标建筑在多个方向受邻近超高层的遮挡效应和峡谷效应干扰严重,负压出现明显增幅。

风场干扰下基于一致性卡尔曼滤波的UAV编队控制算法

针对风场干扰下多无人机(UAV)编队的控制问题,提出一种基于一致性卡尔曼滤波的多无人机编队控制算法。根据一致性卡尔曼滤波算法,测量每架无人机的风场干扰误差,预测控制编队中各机的相对位置;设置编队的中心关键点,并利用总卡尔曼滤波器调整其位置,由此实现了一致性卡尔曼滤波算法与航迹修正相结合解决风场干扰下多无人机编队的控制问题;并将该算法应用到轨迹跟踪问题,从而实现编队对复杂航迹的实时跟踪。仿真结果表明,文中提出的算法具有很好的灵活性、鲁棒性、可靠性和可伸缩性。

考虑风场干扰的喇叭形悬挑钢结构设计风荷载

为获得喇叭形悬挑钢结构的设计风荷载值,考虑临近建筑的风场干扰效应进行了数值风洞模拟。文章通过建立完整的风环境模型,采用非线性k-ε-EARSM湍流模型开展了数值风洞模拟,研究了流场特征、风压系数和不同风向角下建筑表面的风压及风荷载合力的变化规律。研究表明:在最不利风向角的迎风面上,结构悬挑部位内表面的风压系数在2.0左右,且结构受到明显的竖向升力作用;在其他风向角下,受周边建筑风场干扰影响,结构内外表面风压大都呈现相互抵消趋势。计算结果为风压系数,结合相关规范,为设计提供参考意见。

梯形平面反对称布置双塔楼的风场干扰研究

针对梯形平面反对称布置双塔楼的风场作用和相互干扰研究较少的情况,首先对方形平面高层建筑的绕流进行数值模拟,并与风洞试验结果及其他数值模拟结果进行比较,验证了计算方法的可靠性;然后采用有限元对梯形平面反对称布置双塔楼在雷诺数较高时的风场进行模拟计算,并与雷诺数相近的圆形平面双塔楼的绕流进行比较,重点研究了平面形状对高层建筑受力系数的影响。结果表明:梯形平面单塔楼的平均阻力系数可以通过矩形平面单塔楼在不同长宽比下平均阻力系数的变化规律来定性判断;随着梯形平面双塔楼间距比的增大,存在受力系数发生明显变化的临界间距比;圆形平面双塔楼之间狭缝流体的动量较大,其受力系数发生变化的间距比小于梯形平面双塔楼受力系数发生变化的间距比;在间距比较大时梯形平面双塔楼的尾流干扰明显,而圆形平面双塔楼的尾流干扰可忽略。研究成果不仅可为该工程的抗风设计提供理论依据,而且可为类似建筑的抗风设计提供参考。

三圆柱形相邻高层建筑间风场干扰的CFD模拟

以三圆柱体模拟相邻高层建筑群体,首先对风洞试验中的正三角形布置的三个圆柱绕流进行数值模拟,数值模拟结果与风洞试验结果符合良好,验证了数值模型的可靠性.然后以高雷诺数(1.6×107)下二维正三角形排列的三个圆柱作为高层建筑群的简化模型进行数值模拟,结果表明:当间距比较小时,后排并列两结构尾流宽窄不同,说明在实际结构中也存在偏流现象;后排并列的两结构的平均阻力系数随着间距比的增加而振荡变化,变化幅值逐渐减小并趋同于单体结构平均阻力系数;三个结构体的斯特劳哈尔数变化趋势与风洞试验结果相似,且随结构间距比增加逐渐趋同于单体结构,但三体结构斯特劳哈尔数趋同的临界间距比与风洞试验结果不同,显示临界间距比可能与雷诺数有关.

基于奇异摄动法的平流层飞艇水平面轨迹优化

平流层飞艇作为一种低速飞行器对风场干扰具有很强的敏感性,它在水平面长距离逆风巡航时需要消耗较多的能量。针对此问题,提出了一种基于奇异摄动法的最小能量水平面轨迹优化方法。首先建立风场坐标系,将飞艇巡航到目标点的过程转化成类似的最优拦截问题;根据飞艇运动学、动力学状态变量变化的特点,引入比例导引法,将其进行3个快慢时间尺度的划分,建立基于奇异摄动法的数学模型;再分别求解3个不同时间尺度上的子问题,得到解析解;最后,给出了一个仿真算例,结果表明,所提方法是有效的,具有一定的工程应用前景。

无迹卡尔曼滤波器在直升机导航系统中的应用

提出一种针对直升机导航过程中风场干扰问题的航迹建模方法。该方法基于CV运动模型,用非线性状态方程准确描述了飞机的定高飞行过程。在该模型的基础上,根据UKF算法设计无迹卡尔曼滤波器,对包含风场噪声的航迹进行处理,用以提高航迹的估计精度。仿真结果表明,航迹估计结果精度较高,滤波效果显著,克服了由于扩展卡尔曼滤波类方法截断误差等因素导致精度下降的不足。此外,该滤波器计算速度快且易实现,具有较好的工程应用参考价值。