异形大跨指廊屋盖脉动风压非高斯特性研究

基于刚性模型测压风洞试验,研究异形大跨屋盖的平均风压分布及脉动风压非高斯特征,分别采用高阶统计量法和柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov,K-S)检验法对脉动风压的非高斯特性进行判别并划分其分布区域,最后通过5种概率分布模型对非高斯脉动风压的概率分布进行拟合。结果表明:屋盖表面平均风压以负压分布为主,且负压极值多出现于屋脊或屋面转角的气流分离区;异形大跨屋盖脉动风压的非高斯特性显著,非高斯脉动风压主要出现在屋面迎风前缘、指廊背风侧和屋面转角处,相较于高阶统计量法,K-S检验法的划分结果集中度更好,规律性更强;通过相关系数和均方根误差评价拟合效果,5种概率分布模型中的Weibull模型对非高斯脉动风压概率分布的拟合效果最佳。

车桥组合状态下列车脉动风压非高斯特性

针对典型高速铁路车-桥系统列车表面风压的非高斯特性,采用基于Hermite级数展开的方法,将高斯变量表示为考虑非高斯变量的Hermite多项式,对列车表面概率密度曲线及峰值因子进行拟合分析。研究表明:基于高斯分布的Davenport峰值因子明显低估了非高斯峰值因子,其概率密度曲线也明显偏离测点实际曲线;基于修正方法的Hermite级数峰值因子法兼顾测点风压的峰度和偏度特性,与观测峰值因子最为接近。

超高层建筑脉动风压的非高斯特性

对带切角的菱形超高层建筑进行风洞试验,将试验得到的风压时程数据进行时域、幅域信息分析,研究该类体形超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.基于在各风向角下风压系数的3阶、4阶矩统计量,对高层建筑各立面风压进行高斯与非高斯分布的分区,发现侧面的前缘气流分离区、背风面以及迎风面切角区域的脉动风压存在显著的非高斯特性.对高斯区和非高斯区设计风压系数的峰值因子取值问题和估算方法进行讨论,发现在实际应用中对非高斯区的峰值因子取值偏小.

大跨屋盖结构风压脉动的非高斯特性

借助刚性模型风洞动态同步测压试验,对大跨度平屋盖表面脉动风压的非高斯统计特性进行了系统研究。首先,根据测点风压时程及其概率密度分布,对具有非高斯分布特性的屋盖风压局部区域做出判断;然后,通过风压的时空间相关性,结合中心极限定理讨论局部呈现非高斯特性的原因;最后,基于测点风压的第三、四阶矩统计量对风压的非高斯特性进行描述,给出划分高斯非高斯区域的标准,并在此基础上对平屋盖进行了分区,通过区域划分揭示了不同区域的脉动风压形成机理,也体现出一些大跨屋盖结构不同于低矮房屋的流场特性。通过上述工作,增进了对大跨度屋盖表面风压分布特性的认识,为进一步探讨屋盖结构的抗风设计方法奠定了理论基础。

大型双曲冷却塔表面脉动风压随机特性——非高斯特性研究

为了系统研究大型双曲冷却塔表面脉动风压分布特性,进行单个冷却塔刚体模型风洞动态同步测压试验,对冷却塔表面脉动风压的非高斯统计特性进行了系统的研究。根据测点风压时程及其概率密度分布曲线,对具有非高斯分布特性的局部区域作出判断,从风压信号的时空间相关性入手,结合中心极限定理讨论了局部区域呈现非高斯特性的原因;并基于测点风压信号概率密度曲线的斜度及峰态值对典型断面的测点风压进行非高斯特性描述,给出了划分非高斯区域的标准,并由测点环向相关性对冷却塔壳体表面进行了分区,初步探讨了不同区域的脉动风压形成机理,加深了对冷却塔结构表面风压分布特性的认识,为进一步探讨冷却塔结构表面风压极值奠定了理论基础。

方形高层建筑风压脉动非高斯特性分析

通过风洞刚性模型动态测压试验对单体方形高层建筑脉动风压非高斯特性进行了研究.首先依据测点偏度和峰度及其概率密度函数图给出了高层建筑风压脉动非高斯特性的描述方式,然后分析了高层方形建筑脉动风压非高斯特性,最后给出了不同风向角下的非高斯区域.结果表明,风向角对结构非高斯特性的影响较大,对于直接受来流风作用的立面,其会同时出现正偏和负偏,而峰度值也相对较小,其主要以高斯区域为主,而受分离流和尾流综合作用的立面,该面均为负偏且峰度值相对较大,其主要以非高斯区域为主,当出现流体再附时,相应区域的负偏值会增大而峰度值则减小,导致非高斯区域过渡到高斯区域.

大跨屋盖脉动风压的非高斯特性研究

在大跨屋盖表面局部区域,特别是迎风边缘区域和屋盖拐角区,风荷载会表现出明显的非高斯特性,如果仍采用高斯模型来描述,往往会产生较大误差。基于五种典型大跨度屋盖结构的风洞试验,对屋盖表面局部风压的高斯和非高斯特性进行了研究。首先通过对第三阶、第四阶矩统计量归纳分析,给出划分高斯区和非高斯区的标准并对大跨度屋盖进行分区;同时,运用基于k-s检验的曲线拟合方法也得到风压非高斯分区,利用分区结果,得到保证率为99.38%的峰值因子取值。将两种方法相对比,发现得出的分区结果相似:非高斯区域往往集中在来流前缘、后部尾流区及高点角区附近。此外,分析结果表明,对于大跨屋盖结构,应适当提高我国荷载规范中的峰值因子并按结构分区取值。

考虑气弹效应的超大型冷却塔脉动风压非高斯特性研究

设计制作可同步测压测振的超大型冷却塔(高度为200 m)完备气弹模型,获取了考虑气弹效应的表面脉动风荷载,并对脉动风压的非高斯统计特性进行研究。基于测点脉动风压时程及其概率密度分布曲线,对具有非高斯分布特性的局部区域作出判断,再从风压信号的时间空间相关性入手,并结合中心极限定理讨论非高斯风压的形成机理,最后基于高阶矩的斜度及峰态值给出非高斯特征的区域划分和判别标准。

山区地形实测风非平稳特性和非高斯特性分析

为了分析山区桥位实测风非平稳特性和非高斯特性,采用统计学Augment Dickey Fuller(ADF)法对实测风速样本非平稳性进行了定量检验,利用小波变化法提取非平稳风的时变平均风速,最后对实测风样本脉动风速分别进行平稳风速模型与非平稳风速模型下的高斯特性对比分析。研究结果表明:山区地形可能会出现突变风。常见非平稳风样本和突变风样本采用非平稳风速模型计算时变平均风速最大值比采用平稳风速模型计算10 min常值平均风速最大值大。常见非平稳风样本采用非平稳风速模型和平稳风速模型计算脉动风接近高斯分布;突变风样本采用非平稳风速模型和平稳风速模型计算脉动风为非高斯分布。

水声信号的非高斯特性分析与检测方法的研究

本文研究了海洋环境噪声和船舶噪声的高斯性,通过实验研究发现,纯净的海洋环境噪声(夜晚无行船时)呈现出高斯性,反之是非高斯;船舶噪声是服从非高斯的,另外无论海洋环境噪声,还是船舶噪声,在相等样本长度下,在不同频段的高斯性上也有差异,分析频段越低,统计量越大,反之统计量越小.基于高阶累积量T2在船舶由远及近的过程中的变化规律,研究了非高斯背景下非高斯信号的一种检测方法,即在海洋环境噪声下检测船舶噪声的方法.通过实船实验得到了满意的结果.

屋盖结构脉动风压非高斯特性分析的极限流线方法

非高斯脉动风压对围护结构及局部结构构件有较大影响,在设计中应引起足够重视。目前,非高斯风压场的分区研究主要是建立在对实验数据的统计量分析基础上,并非普遍适用,且随机性较强,区内统计特征值亦相差很大,不足以显示不同区域的非高斯程度,故须结合其形成机理加以分析。考虑到在特定风场条件下分离流动及旋涡作用范围具有时均定常的特点,利用稳态数值方法求解的极限流线和粘性流动分离理论的基本结论,结合实验结果分析了典型屋盖结构脉动风压非高斯特性的形成和分布机理。结果表明,极限流线的分布形态与实验统计的偏度及峰态值分布高度相关,可以被很好地应用于风压场非高斯特性的生成及分布机理研究。

均匀来流下方柱表面风压非高斯特性的流场机理

极值风压和风压非高斯特性是建筑主体和围护结构抗风设计的重要问题,但其流场机制尚未被澄清。采用大涡模拟方法,在雷诺数Re为22000的条件下,研究了方柱表面风压非高斯特性随风向角的变化规律,分析了风压非高斯区域与平均流场的关系,基于瞬时流场结构探讨了方柱表面出现极值风压的流场机理。研究表明,方柱表面风压非高斯区域主要分布在方柱后角部位和背风面,而方柱侧面的剪切层再附区域(即分离泡区域)则并未出现明显的风压非高斯现象;方柱后角部位极值风压是由间歇性出现的角部附着涡导致,角部附着涡的形成与方柱尾流中的卡门涡有紧密联系;而方柱背风面极值风压则是由方柱尾流卡门涡的回旋作用引起,极值风压的发生位置会随尾流卡门涡的移动而改变。

切角措施对方柱风压非高斯特性的影响机理

为解释切角措施影响方柱风压非高斯特性的作用机理,以标准方柱和切角方柱为研究对象,在雷诺数Re=2.2×10^(4)条件下,采用大涡模拟方法研究了两种方柱的风压特性随风向角的变化规律,重点分析了角部措施对方柱表面风压非高斯特性的影响,并基于瞬时流场结构探讨了角部措施对方柱极值风压的影响规律及其流场作用机理。研究表明:方柱表面风压非高斯分布区域主要集中在方柱侧面后角部位和方柱背风面,而方柱侧面的剪切层再附区域(即分离泡区域)没有明显的风压非高斯现象,切角处理可明显减小方柱后角部位和背风面的风压非高斯区域;方柱表面极值风压的流场机理可分为两类,即方柱侧面后角部位的角部附着涡机理和方柱背风面的卡门涡机理;与标准方柱相比,切角措施使方柱的分离剪切层更贴近于方柱壁面、方柱尾流的卡门涡强度减弱、方柱角部附着涡的强度减弱甚至消失,从而引起极值风压减小和风压非高斯特性的减弱。

基于拟合优度法的薄板表面风压高斯特性判别

为了研究特殊部位、特殊风向中,薄板型结构表面风压对高斯特性的符合程度,采用拟合优度法对采样点风压时程序列进行检验分析.研究结果表明:薄板型结构顺风向情况下,迎风面大部分区域的风压属于高斯分布,但在"驻点"周围存在零散的非高斯区域,而背风面底部存在能量较高的小旋涡,因此其表面风压表现出明显的非高斯特性.横风向情况下,由于受到有组织旋涡的影响,大部分区域表现出明显的非高斯特性.拟合优度法可以直接获得判定结果,不需要人为判断,从而解决传统方法使用偏度、峰度等参数作为分辨参考依据时,无法给出确定结论的不足.

雷诺数对柱面屋盖脉动风压非高斯特性与风压极值的影响

基于柱面屋盖的风洞测压试验,研究了不同雷诺数下脉动风压的非高斯特性,并通过改进独立风暴法分析了风压极值分布随雷诺数的变化规律。结果表明,当Re=6. 90×104～2. 48×105时,非高斯风压和风压极值分布具有明显的雷诺数效应。

某双塔楼表面风压的非高斯特性研究

通过对某双塔高层建筑进行了风洞试验,对该双塔高层建筑表面风压的非高斯分布特性进行了研究;基于各风向角下风压系数的三阶、四阶矩统计量,对高层建筑各立面风压进行了高斯与非高斯分布的分区;最后,对高斯区和非高斯区设计风压系数的峰值因子取值问题进行了探讨,发现在实际应用中对非高斯区的峰值因子取值偏小。

大型多指廊屋盖风荷载非高斯特性风洞试验研究

基于我国大型机场航站楼(指廊间最大距离约1500 m)的刚性测压风洞试验,采用高阶统计量方法和柯莫哥罗夫-斯米尔诺夫假设检验方法(K-S法)分析了大型多指廊屋盖表面风压的非高斯特性以及周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应.研究结果表明:周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应总体不显著,极值负压略有减小;大型多指廊屋盖表面风压基本为负压,在屋檐及转角区域的负压值较其他区域更大.高阶统计量方法划分的非高斯区其结果比较分散,同一区域存在不连续情况,且部分区域划分结果对风向角不敏感,而K-S方法划分的非高斯区域连续且覆盖范围与风洞试验分析得到的风压分布规律比较吻合.最后,本研究的风洞试验结果表明:大型多指廊屋盖结构在迎风屋檐、转角等区域表现出明显的非高斯特性,应在我国大型屋盖结构风荷载规范中予以考虑,采用改进的峰值因子估计方法,并宜按非高斯性分区适度提高峰值因子取值.

舰船辐射噪声的非高斯特性和非线性检验

用Hinich检验方法 ,验证了实际舰船辐射噪声中存在非高斯性、非线性成分 ,为利用高阶累积量方法提取舰船辐射噪声的非高斯特征 ,提供了客观依据。

复杂屋盖结构表面风压的非高斯特性研究

对一具有复杂曲面形状的开敞式大跨屋盖结构进行了风洞模型测压试验,对获得的屋面平均风压系数、脉动风压系数及其偏度和峰度值进行了计算和分析;提出并运用三种概率分布混合模型:对数正态分布和Weibull分布组合(LW)、双对数正态分布组合(LL)、双Weibull分布组合(WW)模型,对屋盖的非高斯风压分布特性进行了拟合和计算。结果显示,这类复杂屋盖除了在迎风屋檐、角区等出现吸力极大值外,还会在跨中凸起区域产生依次排列的多个极值区,这主要与复杂曲面所引起的气流多次分离与再附着有关;屋盖不同部位的风压呈现不同程度的非高斯特性,其中气流分离区的风压非高斯特性比较显著;三种概率分布混合模型对屋盖风压系数概率分布的拟合效果有所差别,其中LW混合模型的拟合效果最佳,适用于不同偏度的风压分布情况。

干扰下方形超高层建筑风压的非高斯特性研究

借助刚性模型测压试验,对干扰状态下的方形超高层建筑表面风压的非高斯特性进行研究。给出非高斯测点数量干扰因子IF和非高斯测点数量占建筑总测点数的比例Q,来分析建筑表面风压非高斯特性受干扰的影响程度。以串列和并列布置为例,对受扰建筑表面风压的非高斯区域进行划分,并给出其风荷载建议值。结果表明:参数Q和IF能够准确地描述受扰建筑表面风压非高斯区域的大小及其受干扰的影响程度,并确定了受扰建筑表面风压非高斯特性最明显时施扰建筑的位置;串列和并列布置下,施扰建筑对受扰建筑各表面风压非高斯区域的发生位置以及大小均产生不同程度的影响;考虑了受扰建筑表面风压的非高斯特性,给出串列和并列布置下受扰建筑表面风荷载极大负值随间距变化的拟合公式,结果可为此类结构的抗风设计提供参考。