柔性光伏系统颤振性能的节段模型试验研究

柔性光伏支架的频率低、质量轻,极易在风荷载作用下发生大幅振动。以某实际柔性光伏项目为工程背景,借鉴桥梁抗风的研究经验,对该柔性光伏支架的颤振性能进行研究。首先,考虑严格的相似比关系,设计并制作了弹性悬挂节段模型系统,并对其动力特性进行了测试;然后,进行不同光伏组件倾角(-39°~+39°)下的弹性悬挂节段模型测振风洞试验,研究光伏组件风致响应随风速的变化规律,得到各倾角下柔性光伏节段模型的颤振临界风速值,探讨2种气动措施对提高柔性光伏支架颤振稳定性的效果。结果表明:在0°~39°的正倾角工况下,柔性光伏支架的颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在12°~21°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为9.6m/s;在-39°~0°的负倾角工况下,颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,也呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在-21°~-12°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为10.1m/s;设置中央稳定板的气动措施难以有效提高柔性光伏支架的颤振临界风速。

节段模型二元端板合理尺寸估算方法

节段模型风洞试验作为研究桥梁结构的风致振动响应的主要手段,为了保证节段模型周围流场满足二元流动特性,需要设置二元端板减少端部效应,二元端板尺寸的设置以往大多依靠经验,缺乏定量依据,因此提出一种估算节段模型二元端板合理尺寸的方法。采用数值模拟计算试验断面的二维流场,得到断面不同位置无量纲动压差分布函数F(x,y),同时引入修正系数K考虑位置距离对端部效应的影响,在此基础上得到参数P(x,y),P(x,y)反映(x,y)位置处空气展向流动产生的三维绕流对模型气动力的影响。该值越大,端部绕流的影响越严重。由风洞试验和数值模拟结果得到模型宽度方向P值为10,当模型高度方向P值为15时,所得到的端板尺寸即可有效抑制端部效应。由此值可以反算出二元端板的合理尺寸,并通过风洞试验检验了该方法的有效性。该方法可以为定量确定二元端板的合理尺寸提供借鉴。

带高防抛网边主梁斜拉桥气动性能试验研究

为研究带高防抛网边主梁斜拉桥的气动稳定性能,以某跨铁路站场边主梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型及气弹模型风洞试验综合研究了带高防抛网边主梁斜拉桥的气动稳定性能,并确定了其合理的气动优化措施。利用1∶50比例节段模型风洞试验,测试了各个攻角下主梁的风振响应;在低紊流度流场条件下,通过改变防抛网透风率,对主梁的涡振性能进行优化。设计并制作1∶100比例气弹模型,在不同地表风场类型中进行了风洞试验测试,研究了不同攻角及偏角下全桥气弹模型的涡振性能。风洞试验结果表明:均匀流场中,设置60%透风率的防抛网的节段模型与气弹模型,在最不利3°攻角下,仍发生超过规范限值的竖向涡振。节段模型试验中,在5%紊流风场条件下,主梁断面设置60%透风率的防抛网可以有效抑制涡振,且考虑三维效应的全桥气弹模型与节段模型试验结果相同,无涡振现象发生。

扁平箱梁气动力展向相关特性研究

文中主要研究了扁平箱梁气动力的展向相关特性,主要手段采用风洞节段模型测压试验。首先通过CFD数值模拟进行了主梁的气动力特性及外部绕流特性分析,明确了试验布点方案,最后进行了风洞节段模型试验,分析了改变风攻角和展向间距时,气动力、测点压力的展向相关性。结果表明扁平箱梁的气动力展向相关性在展向间距增大时减小;正攻角时,风攻角越大,上表面测点压力的展向相关性越强,而负攻角时变化不敏感。

大跨度桥梁超宽分体三箱梁抗风性能及控制措施研究

为研究超宽分体三箱梁的涡激振动特性及其抑振措施,以梁宽68 m的大跨斜拉-悬索协作体系公铁两用大桥为工程背景,采用缩尺比为1∶30的大比例节段模型进行风洞试验,研究主梁的涡振性能以及不同形式风屏障、桥梁附属设施对其影响和设置槽间开孔盖板的气动措施对其改善效果。研究结果表明:施工状态主梁断面没有出现明显涡振现象,主梁风屏障采用不规则开孔形式时的涡振性能优于等效栏杆形式;成桥状态主梁断面出现涡振现象,公路内侧栏杆对其涡振性能影响较大;通过施加30%透风率的错位圆孔槽间开孔盖板的气动优化措施可有效改善主梁涡振性能,优化后主梁无明显竖弯涡振现象,扭转位移振幅为0.07°,降低90%,同时断面具有优越的颤振性能,在此条件下随阻尼比的增加主梁涡振振幅明显降低,当扭转阻尼比增加至0.47%时主梁不出现涡振现象。

风洞在桥梁抗风研究中的应用

桥梁应具有抵抗风作用的能力 ,风对桥梁的作用不单纯是平均风的静力作用 ,特别是大跨度桥梁 ,其柔性较大 ,设计时必须考虑颤振、抖振、涡激振动等空气动力问题 .通过风洞模型试验来确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段 .风洞试验主要包括桥梁节段模型静力试验、节段模型动力试验。

特大跨径桁架加劲梁桥颤振稳定性气动优化措施风洞试验研究

以某特大跨径桁架加劲梁悬索桥为例,利用节段模型风洞试验,探讨研究桥面板中央开槽孔、加裙板、气动翼扳等各种气动控制措施对颤振临界风速的影响。试验结果表明,桥面板中央开槽、设置裙板、气动翼板都能够使桁架加劲梁桥颤振稳定性得到改善,但是都不能使各个攻角下的颤振临界风速都有所提高。气动翼板和桥面板中央开槽组合气动措施,且气动翼板的安装位置在桁架加劲梁弦杆,是最优化气动措施组合,可为类似大跨度桁架加劲梁桥抗风设计做参考。

中承式桁架拱桥节段模型风洞试验研究

通过重庆朝天门长江大桥的节段模型静力试验和动力试验,获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性,识别了主梁的8个颤振导数,并对试验获得的结果进行了详细分析;对该桥的主梁和主拱结构的抗风性能进行了评价。

云雾特大桥主桥抗风性能试验研究

针对云雾特大桥主桥抗风性能,采用三维有限元数值模拟和节段物理模型试验的方法,对其成桥态和施工态下的颤振、驰振和涡激共振稳定性进行研究,基于三维有限元数值模型计算该桥在成桥态和施工态下的关键振型及频率,依据数值计算结果和《规范》,进行了主桥节段试验。结果表明:各计算工况下,颤振临界风速均大于该斜拉桥颤振检验振动风速(47.9 m/s);均匀流场作用下的成桥态扭转振动和竖向振动均发生了较大幅度的涡激共振,特别是在+3°风攻角下的竖向振幅(253 mm)超过了规范限值(156.9 mm),但在紊流场风环境下不会发生涡激共振;0°风攻角下,成桥态主梁断面的阻尼系数、升力系数和扭矩系数分别为1.331、-0.043、-0.003,驰振力系数恒为正,驰振稳定性满足规范设计要求。

基于吸气的流线型箱梁涡振主动流动控制试验研究

为提高流线型箱梁涡激振动性能,以某主跨为808 m的流线型钢箱梁悬索桥为背景,提出一种普遍适用于流线型箱梁的基于吸气的涡振主动流动抑制措施,即在主梁上、下游相应气孔进行吸气,从而对桥梁展向风场进行干扰,避免涡脱产生,从而削弱涡振振幅。对1∶50缩尺比的刚性节段模型进行风洞试验,设置不同主动吸气气孔参数,对最不利攻角下的主梁涡振响应进行研究。结果表明:主梁原断面在+5°攻角下竖弯及扭转位移响应均超过规范限值;基于吸气的涡振主动流动控制措施对流线型箱梁的涡振区间及振幅影响明显;下腹板吸气、吸气速率10 m/s能够完全抑制竖弯涡振的产生,抑振效果理想;上腹板吸气对扭转涡振的抑制效果更加明显;上游下腹板吸气气孔间距2.5 m、吸气速率5 m/s可将竖弯及扭转位移响应控制在规范限值内。

输电铁塔分段模型的风洞试验

输电铁塔是架空输电线路中的重要电力设备,近年来我国沿海地区风致倒塔事故频发。为了研究输电铁塔的风荷载特性,该文进行了输电铁塔分段全尺寸模型的风洞试验研究。试验分别以风速和迎风角为独立变量,研究了分段铁塔模型风荷载随风速和迎风角的变化规律。结果表明:分段铁塔模型的竖向风荷载在中低风速下随风速变化符合指数规律,其系数与分段模型的类型有关;竖向风荷载随迎风角变化符合正弦规律,且不同分段模型正弦函数的周期和幅值不同。用拟合函数推算中高风速下的分段输电铁塔竖向力,计算结果表明随着风速增加,输电铁塔竖向风荷载呈一定的变化规律。研究结果可为输电铁塔防风防灾提供理论依据。

桥梁抗风设计、风洞试验及抗风措施

桥梁应具有抵抗风作用的能力,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、涡激振动等空气动力问题,通过抗风设计、风洞试验、抗风措施来确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段。

斜塔单索面曲线异形钢箱梁步道桥风振抑制

为了解决台风频发沿海城市建造大跨度柔性步行桥的风致共振稳定问题,以厦门山海健康步道最大跨度斜塔单索面曲线异形钢箱梁步道索桥(仙岳桥)为对象,建立了三维有限元模型进行理论分析,并制作了节段模型箱梁进行风洞试验,探索其成桥状态风致共振响应机理及抑制共振的构造措施。提出了设置60cm和80cm两种导流板抑振方案,模型试验结果表明60cm导流板的抑振措施优于80cm方案,在当地台风季检验风速范围内未见驰振显现,该构造措施同时满足涡振、颤振规范要求。