Rain-Wind Induced Vibration Mitigation of Stay Cables by Aerodynamic Means

Stay cables with various surface profiles were tested in wind tunnel. Dimples and helical fillets were applied to mitigate the rain- wind induced vibration. The rain-wind excited responses of the cable with smooth surface were larger than those of the cables with dimples and helical fillets. At high Reynolds number, the drag coefficients of cables with dimples and helical fillets are much larger than those of smooth surface cable.

不同类风场雨滴冲击荷载对输变电塔线体系动力响应的影响研究

输变电塔体系遭受风雨耦合作用破坏时常将原因归于风荷载,忽略了雨荷载耦合激励的放大效应。针对某输电线路“一塔两线”体系模型,以数值方法模拟良态风雨场与湿下击暴流场的风雨时程荷载,分别对塔线体系进行动力响应分析,结果表明:降雨对输电塔线体系的响应,具有显著影响,随着雨强变大,塔线体系响应增大明显;在极值降雨条件下,湿下击暴流场塔顶位移增幅最大,在X向和Y向分别达到31.30%和33.93%;两种风雨场中塔顶位移及加速度功率谱密度均出现明显增幅,体系共振响应增强,塔身关键位置主材应力分别增大了11.64%、37.07%;在不同类风场中,强降雨时雨滴冲击对塔线体系产生的激励增大作用不可忽略。

基于风雨综合指数的安徽省台风灾害房屋风险评估方法

台风致灾因子具有多重性,相对于其他灾种其风险评估更加复杂。采用安徽省81个国家气象站及1035个区域气象站台风过程逐日降水量、最大风速资料,构建台风风雨综合指数;利用台风风雨综合指数及孕灾环境影响系数,开展台风致灾危险性评估;基于自然灾害风险系统理论,综合致灾危险性、承灾体暴露度和脆弱性信息,评估安徽省台风灾害房屋风险。结果表明:影响安徽省台风年均个数为1.9个,持续天数以2~4 d居多;台风降水南部多于北部、山区多于平原。台风致灾高危险区位于皖南山区和大别山区,较高危险区位于江淮之间东部,低危险区位于沿淮淮北大部及江淮之间西北部。台风灾害房屋高及较高风险区主要分布在大别山区、江淮之间东部及皖南山区,这些区域海拔总体较高,台风过境易引发山洪地质灾害,加之房屋脆弱性较高,房屋倒塌及损毁风险高;中等风险区位于沿淮至江淮之间、江南部分地区,呈零星分布;较低和低风险区位于淮河以北中西部、沿江部分地区及城市主城区。利用全省各县区台风造成的房屋倒损数据,从空间一致性及散点相关对区划结果进行验证得到,区划结果与灾损具有高度的空间一致性,二者散点相关通过0.01的显著性水平检验,安徽省台风灾害房屋风险区划结果与实际情况基本吻合。

海温异常对长江流域夏季典型旱涝的影响研究

为研究长江流域夏季旱涝特征及其与海温异常之间的关联性,基于中国326个气象站降水量、NCEP/NCAR再分析资料等,采用合成分析、EOF分解等方法,分析了长江流域夏季典型旱涝年的降水分布、同期大气环流及前期海温特征,并以2018年为例,初步揭示了2018年前期海温异常对大气环流的可能影响。结果表明:①长江流域夏季典型旱年,仅嘉陵江和岷沱江会表现出局部偏涝,全国为典型的Ⅰ类雨型,多雨区位于黄河流域及以北地区。前期冬季赤道太平洋表现出类拉尼娜的东冷西暖分布,同时黑潮区海温偏低,西风漂流区海温偏暖。受多海域协同作用,同期欧亚环流场上自西北向东南呈现出“+-+”三极型分布,东亚地区为自北向南“-+-”的EAP负位相。长江流域典型涝年,全国多为典型的Ⅱ类和Ⅲ类雨型,环流及海温呈现出相反特征。②2018年为典型的长江中下游偏旱年,仅在岷沱江降水偏多近3成,为历史第4多,与长江流域夏季降水的主模态正位相类似,解释方差达24%。③2018年前冬出现弱拉尼娜、春末夏初西风漂流区异常偏暖、NAT异常正位相,三者共同作用,使得东亚副热带西风急流偏北,东亚沿岸出现EAP负位相,大陆热低压明显偏强,东亚夏季风为1961年以来最强,同时副高脊线最北,造成夏季降水主雨带北推至华北、西北地区,岷沱江、嘉陵江异常多,而长江中下游异常少,为典型的Ⅰ类雨型。研究成果可为长江流域旱涝预测、水资源调度提供参考。

建筑屋面风雨场及突出建筑立面风驱雨的实测研究

文章对某多层建筑屋面区域风驱雨(wind-driven rain,WDR)开展实测,结合3类典型降雨事件的分析,揭示大气湍流特征以及风速、风向对雨滴的影响特性,并针对突出屋面建筑,实测分析立面WDR分布特性,量化国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)半经验模型对突出屋面建筑WDR预测的偏差。结果表明,在3类降雨事件中,湍流度、阵风因子和湍流积分尺度的实测值与基于地面实测建立的公式理论值之间存在较大差异;实测的雨滴数量与标准M-P谱计算的雨滴数量差值最大为125个。在风速和雨强差异较小时,建筑立面WDR分布受来流与立面夹角的影响显著。由于ISO半经验模型是基于地面实测建立的,其对突出屋面建筑WDR的预测存在偏差,在模型适用的降雨条件下实测值约为ISO预测值的2倍。

贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明:500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷暖冷的夹心结构,近地面层0℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷暖冷的夹心结构以及近地面层0℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0℃线位置最低时或出现冷暖冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。

服役输电线路风致响应及寿命预测分析

庞大的输电系统是国家最重要的基础设施之一,确保其在长期风荷载作用下的安全性和可靠性,是应该重视的关键问题。采用Abaqus建立了输电塔线体系的精细化有限元模型,对风荷载进行了模拟,考虑受压杆件失稳,通过动力计算方法分析了塔线体系响应并据此确定了其薄弱位置。进一步地,以薄弱杆件的应力时程为指标,基于Miner线性准则描述的损伤规律,采用雨流法预测了不同风速下塔线体系的寿命;随后研究了风荷载模拟关键参数对结构预测寿命的影响,对线路进行整体上的评估。结果表明:以构件失效作为塔线体系结构整体破坏的准则,可为塔线体系的寿命预测提供一定的参考;结构的预测寿命主要由薄弱构件(变坡处主材)控制;此外,风荷载模拟参数对预测寿命有较大影响,持时不同预测寿命差距较大,Kaimal谱模型预测寿命比随机Fourier谱更偏于保守;粗糙长度与预测寿命负相关。

风雨场中汽车乘员舱气动噪声声品质预测模型研究

为研究雨天行驶时汽车的声品质,对风雨场中汽车乘员舱气动噪声信号进行声品质客观参量计算和主观评价,并对二者进行了相关分析。采用基于改进鲸鱼优化算法的反向传播(IWOA-BP)算法,以响度、粗糙度、抖动度、语音清晰度、语言干扰度和声压级6个客观参数为输入,以主观评分作为输出,建立预测模型,并与传统的反向传播(BP)神经网络预测模型和鲸鱼优化算法-反向传播(WOA-BP)预测模型进行了对比。结果表明,BP、WOA-BP、IWOA-BP算法的平均绝对百分比误差分别为28.33%、6.35%和2.82%,证明了基于IWOA-BP算法建立的风雨场中汽车乘员舱气动噪声声品质预测模型精度更高,效果更好。

强对流天气下输电塔-线体系倒塌破坏与风雨组合系数研究

极端气象灾害给输电线路的安全运行带来了严重威胁,相对低电压等级的角钢输电塔出现了较高频次的倒塌破坏事故。基于现象学非线性滞回模型,开展了输电塔-线体系在强对流天气下的倒塌破坏研究,总结了雨荷载对输电塔响应的影响规律;基于风雨气象记录,进行了风雨组合分析并提出了风雨组合系数。结果表明,在极端强对流天气中,所研究输电塔的薄弱部位主要为第3、4节段,该部位的大量斜材和少量主材陆续屈曲是造成输电塔倒塌的主要原因,极端风雨气象条件下有必要考虑雨荷载对输电塔-线体系响应的影响。不同重现期下风速和雨量的组合值均小于其相应的标准值,该地区50 a重现期下风速和雨量的组合系数建议值分别为1.0和0.7。

风雨耦合环境下驾驶队列的气动特性研究

为了探究风雨环境下驾驶队列的气动载荷特性和流场特性,该文基于Euler-Lagrange法,考虑雨滴和气流的相互作用,建立风雨耦合环境下的驾驶队列模型,并对比试验数据验证模型的准确性,进而研究降雨量、侧向风风速、车辆间距对队列中车辆的气动载荷特性和流场特性的影响。研究表明:随着降雨量和侧向风风速的增大,驾驶队列中车辆受到的力和力矩不断增大,当降雨量为50~250mm/h时,队列中第1辆车阻力从27.21N增大到28.49N;当侧向风为4.4~15.5m/s时,第1辆车的侧向力从101 N增大到554.3 N。随着队列间距的增大,队列中车辆受到的气动阻力先增大后减小,侧向力和侧倾力矩不断增大,横摆力矩不断减小;当队列间距为0.25~0.75倍时,尾车(第5辆车)的侧向力从137.6 N增大到174.74 N,横摆力矩从39.29 Nm降低到12.47 Nm。

毫米波云雷达在高影响天气中的预警应用

为提高城市高影响天气的精细化预报预警水平,利用雄安新区2020年1月—2023年12月容城气象站Ka波段毫米波云雷达反射率因子、径向速度等7种产品及地面气象资料和天气学、雷达回波图像形态分析等方法对雄安新区暴雨、大风、雾、霾及沙尘等高影响天气进行分析。结果表明:1)云雷达对含降水的高影响天气云体探测结构清晰、垂直分布特征直观。当春、夏、秋季回波强度≥21 d BZ(冬季≥15 d BZ)、伸展高度≥5 km(冬季≥2 km)的云体出现,且云体最低高度达150 m时,可看作地面降水将出现的特征指标,时间提前量平均达20 min左右,当回波强度减弱、云底高度抬升,降水趋于结束;各级降水中,暴雨的强回波伸展高度、云水含量等最大。2)当回波顶伸展高度达8 km之上而后快速下落至云顶高度≤2 km时,地面易出现8级以上大风,降水伴大风的回波特点为强回波区中形成明显的U或V型缺口,缺口区最大径向速度达12.5 m·s^(-1)左右。3)云雷达反演滴谱数据产品可较好反映各级降水的粒子分布特征;垂直积分液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water,VIL)对降水伴大风有预警指示意义,提前量0~30 min或以上。4)非含降水的高影响天气(雾、霾、沙尘等),云雷达回波强度等整体偏弱,各天气现象之间界限不清晰,但与降水天气发生转换时云雷达能快速、清晰地探测出降水云体,有利于提升降水的精细预报预警能力。

过渡循环对风力机疲劳评估的影响及修正

随着风力机的装机容量和尺寸的不断增大,其运行环境更为复杂,疲劳问题突出,需要准确预测风力机结构遭受的实际疲劳损伤。通过对1.5 MW风力机的塔底应变进行长期监测,研究了不同方法在处理雨流计数后残余数据点问题上的准确性。首先,通过采用不同的计算时窗,分析过渡循环对疲劳损伤的影响,选择的计算时窗越短,得到的疲劳损伤误差越大,当计算时窗为10 min时,误差达到了20.7%。然后,使用残波串联法处理残余数据点,此时选择不同的计算时窗得到的损伤值均与将监测时段内所有数据作为连续序列得到的结果相同,证明了该方法在处理雨流残余数据时的准确性。该成果为风力机结构疲劳损伤在线预测提供了解决方法,可以更加准确的得到构件的实时损伤。

雨雪量计及风速风向仪在南京地铁中的应用

为了充分发挥气象条件对城市轨道交通运输效率和运输安全的积极作用,文章以南京地铁为研究对象,详细阐述了气象监测系统建设的必要性和建设过程。应用中通过在各线路车辆基地和正线站点布设用于监测降水的雨雪量计监测站和风速风向监测站,对雨雪量和风速风向数据进行实时监测,并传输至应急指挥中心的数据中心站,实现数据的展示和分析,以及相应阈值报警功能,为南京地铁的安全稳定运行提供有力保障。

《郑风·风雨》诗旨辨析

历代关于《郑风·风雨》诗旨的解读,主要有“情事说”、“怀人说”与“政事说”等三种解释,其主要分歧在于对诗中“君子”意象的释读,其成因为后世读者在不同时空下的适时接受。从人类学角度入手,通过分析诗中与男女情爱有关的“风雨”、“鸡鸣”两种意象,可知《风雨》本为一首情诗,表现了女子与心上人重逢时的喜悦。“君子”应为女子的心上人。与不得已,早期“情事说”最近《风雨》诗旨。

风电叶片雨蚀测试技术浅析

风电叶片是风电机组的核心部件之一,受雨雪、风沙、冰雹等各种恶劣的天气因素影响,长期运行的风电叶片前缘会产生严重的侵蚀破坏,导致前缘连接处发生分层裂缝,严重影响叶片的结构稳定性。为了开发出更有利于保护叶片的涂层以及更好地维护叶片,对叶片的雨水侵蚀进行测试研究是十分必要的。本文系统介绍了风电叶片及其涂层受雨水侵蚀的影响过程、雨水侵蚀机理、雨水侵蚀测试方法、测试设备类型以及雨水侵蚀的评估方法,可为行业内开展风电叶片雨蚀防护研究提供参考。

风廓线雷达产品在贵州降雪冻雨天气中的特征分析

利用贵阳机场CFL-03型大气边界层风廓线雷达(Wind Profile Radar,WPR)资料、贵阳机场自观资料等,针对典型降雪和冻雨个例,以及贵阳近三年发生的降雪和冻雨过程的特征进行统计分析,结果表明:①WPR的水平风场反应出降雪期间冷空气厚度及强度都超过冻雨,并且中低层主要为冷平流,而冻雨中低层主要为暖平流;②高层大气折射率结构常数C_(n)^(2)增大/减小在时间上超前于降雪的增强/减弱,可以反应降雪强度变化的趋势;③降雪阶段的回波强度分布在垂直方向上向左倾斜,高层回波强度的变化对降雪强度的变化具有指示性;冻雨的回波在垂直方向呈现“强弱强”的分布,与温度场在垂直方向上的“冷-暖-冷”的层结分布一致;④冻雨天气下粒子的下落速度小于降雪,雨夹雪的下落速度比纯雪更大,小雪下落速度最小。

试析学校风雨操场钢结构网架吊装施工

为解决结构网架吊装施工中存在吊装不到位,影响钢结构网架整体稳定性和安全性的问题,本文以学校风雨操场为例,对钢结构网架吊装施工的每个细节进行研究,提出严控吊装布置,加强误差消除的解决措施,以期为相关工程提供参考。

水平轴风力机叶片风雨作用下气动性能分析

基于N-S方程和欧拉-拉格朗日法对NREL 5 MW风机叶片在风雨共同作用下的气动性能展开研究。通过数值模拟不同风速对雨滴轨迹的影响,探究风力机叶片表面在不同风速下的雨滴收集情况和在风雨共同作用下风力机叶片表面的压力分布。结果表明:风速对雨滴在流场中的运动轨迹影响十分显著;无论何种风速,风力机收集到的绝大多数雨滴直径范围为1.75~3.75 mm,占有率在85%左右;相较与纯风场,风力机在风雨共同作用下,雨滴的撞击会增强风力机叶片表面的压力。研究结果可为风机的叶片设计和在风电场中的合适布置提供参考。

风电叶片前缘保护概述

风电行业追求更长的叶片长度和更高的叶尖线速度以及海上风电快速发展,叶片的前缘雨蚀已成为叶片维修的重要原因。前缘雨蚀采用Springer模型,耐雨蚀时间主要与叶片线速度和降雨强度有关。耐雨蚀性能应按照DNVGL-RP-0171标准测试,按照DNVGL-RP-0573标准可推算不同线速度下前缘保护材料的服役年限。前缘保护材料以前缘保护漆和保护膜为主,在施工过程易引入各种缺陷,导致实际耐雨蚀时间低于理论值。

风电叶片前缘雨蚀测试及防护方法研究

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋转臂法等常用的耐雨蚀测试方法,并提出了耐雨蚀评估方法的改进方向。列举了叶片常用的几类前缘防护材料性能特点,对比了不同制样环境下前缘漆材料的耐雨蚀性能差异。阐述了前缘防护材料的选型评估思路,提出了考虑项目地域降雨情况、叶片线速度等因素的前缘差异化防护思路。