侧风环境下考虑行车安全的路堤风速场研究

为研究侧风环境下路堤风速场,建立了有限元模型,对不同高度路基风速场进行了仿真分析;现场实测了侧风环境下的路基风速变化规律,验证了仿真结果的正确性。提出了影响行车安全的计算风速区域。结果表明:路基越高局部风速的增强就越大,上风侧路肩和行车道风速增强最明显,对行车安全影响越大。研究结果提供了侧风环境下高大路堤行车安全的理论基础。     

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法（gust load factor method,GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method,IWL ）进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.      

高海拔峡谷地带高墩桥梁风致行车安全性分析

针对青海高海拔地区峡谷地带高墩桥梁行车抗风性能,采用CFD软件Fluent对典型厢式货车进行了车辆一桥梁组合气动特性分析,分别获取了在不同风攻角情况下的车辆、桥梁的气动参数曲线,在此基础上开展了不同路况、路面条件及不同横风风速下的风车桥响应分析和评价,得到对应的限速运营标准。研究结果表明:在100 km/h车速范围内,车辆沿着不同路况等级"干"路面行驶时,车辆行车临界风速均大于35 m/s。在100 km/h车速范围内,车辆沿路况等级为"非常好"和"好"的"湿"路面行驶时,车辆的行车临界风速为30 m/s,路况等级为"一般"时,行车临界风速和车速分别为30 m/s和90 km/h,表明车辆行车安全临界风速和车速均会随着道路等级的变差而降低;在路况等级为"非常好"和"好"时,在给定的风速(15～35 m/s)和车速(60～100 km/h)范围内行驶时车辆均不会发生行车舒适性问题,当路况等级为"一般",车辆的行驶速度超过80 km/h时,车辆总体计权均方根加速度大于0.8时,桥上行车将会对驾乘人员产生不舒适的感受。     

环境风对高速铁路接触线波动速度的影响

基于空气动力学理论分别推导了作用在接触线上的空气阻尼和脉动风气动载荷, 并将空气动力项添加至接触线波动速度公式中进行修正; 通过风洞试验和CFD绕流仿真得到了横风环境下的气动阻力系数, 分析了不同空气阻尼下接触线波动速度的变化规律; 基于AR模型和接触网的结构特性, 建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场, 通过仿真计算分析了脉动风速和风攻角对接触线波动速度的影响。研究结果表明: 静风载荷引起的接触线空气阻尼很小, 当平均风速达到30 m·s-1时, 接触线空气阻尼仅为0.3, 接触线波动速度为549.1 km·h-1左右, 因此, 空气阻尼不会对接触线波动速度产生较大影响; 当来流风攻角为60°, 平均风速不大于10 m·s-1时, 脉动风下接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和6 km·h-1, 此时接触线波动速度相对无风情况变化较小, 脉动风载荷对接触线波动速度的影响不明显; 当风速达到40 m·s-1时, 接触线平均波动速度较无风情况下降39.39 km·h-1, 且其标准差和最值差分别达到11.84和75.98 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至474.16 km·h-1, 因此, 脉动风下风速越大, 接触线波动速度受脉动风载荷影响越显著; 当风速保持30 m·s-1, 来流风攻角为0°~30°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和5 km·h-1, 此时脉动风载荷对接触线波动速度的影响较小; 当风攻角为90°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别达到12.38和73.19 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至472.91 km·h-1, 因此, 脉动风下来流风越偏于水平方向, 对接触线波动速度的影响越小。      

横向位置对桥上挂车气动特性的影响

在行驶过程中的汽车稳定性、安全性和舒适性会受到侧风的严重影响,因此,侧风稳定性成为汽车空气动力特性的一个重要组成部分。文章以挂车车身为研究对象,采用CFD数值模拟对侧风作用下的汽车气动特性进行了研究,考虑风速、车辆位置以及车辆所受的合成风偏角对汽车气动特性的影响,计算挂车发生侧倾、侧滑的临界风速。结果表明,挂车位于横向不同位置时,在侧风的作用下其气动特性会发生改变,进行车辆的安全性分析时车辆气动力系数应考虑车辆的位置以及车辆所受合成风偏角的影响。     

日本明石海峡大桥的抗风设计介绍

本文概略介始了结构物在风力作用下产生静、动态反应时的基本概念。在此基础上，摘要介绍了目前世界最大跨径悬索桥（L=1900m）－日本明石海峡大桥的抗风设计程序，基本风速及设计风速的计算，对风的变化特性、攻角、风的静力设计、抗风验算等进行了分析并对明石海峡桥在施工期间的基本风速进行了演算。     

桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析

列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载，列车的响应发生突变，导致列车的行车安全受到威胁. 以某客运专线桥隧过渡段为研究背景，通过计算流体动力学 （CFD） 数值模拟和车桥耦合振动分析，计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应；对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应，研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响，探讨了最不利的安全指标. 研究结果表明:越靠近车头的车体，气动力突变与列车响应越大；相比0° 攻角，正风攻角对行车相对有利，+7° 的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%；负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应，?7° 风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%；风速在22.5 m/s以下时，CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段；20 m/s风速时，车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段；随着车速与风速的增加，轮轴横向力是首先超限的安全性指标.      

静风荷载对大跨度钢管砼拱桥施工稳定性的影响

目前对施工过程中静风荷载对钢管砼拱桥整体稳定性的研究还不多,通过一个工程实例在这方面做了一些研究.通过有限元分析,结果证明风速越大,整体稳定安全系数越低;风荷载较小时对稳定性影响不明显,当风速超过一个定值以后,影响效果非常明显.风荷载作用下,同时考虑材料非线性以后,荷载稳定安全系数降低较大;风荷载作用下,考虑双重非线性比考虑材料非线性的稳定安全系数有所降低,但是降低幅度不大.     

静风荷载对大跨度钢管砼拱桥施工稳定性的影响

目前对施工过程中静风荷载对钢管砼拱桥整体稳定性的研究还不多,通过一个工程实例在这方面做了一些研究.通过有限元分析,结果证明风速越大,整体稳定安全系数越低;风荷载较小时对稳定性影响不明显,当风速超过一个定值以后,影响效果非常明显.风荷载作用下,同时考虑材料非线性以后,荷载稳定安全系数降低较大;风荷载作用下,考虑双重非线性比考虑材料非线性的稳定安全系数有所降低,但是降低幅度不大.     

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交通影响分析（TIA）范围是TIA中重要指标之一. 本文针对其确定方法存在缺陷,分析其中的基本问题,包括分析流程、关键问题、典型路网等,提出操作性强、针对不同区域等级的TIA范围确定方法. 该方法考虑了3个主要因素：道路交通环境,项目产生量及其方向性. 结合上海市交通状况,针对A-E五种区域等级在相应的交通影响分析阈值和出行量等级的前提下,确定TIA范围的指标. 数据表明：上海市的典型路网为三车道的主（次）干道,在区域交通等级A下,交通影响分析阈值为200～500、500～1000和≥1000下的交通影响分析范围分别为3、3、1个交叉口,B、C级下分别为5、4、2和6、5、3. 当区域交通状况等级为D和E时,一定需要做交通影响分析,具体出行量等级和交通影响分析范围至少要满足C级情况.     

Optimization of isolation structure under wind load excitation and experimental study of the wind resistant bearing

The method of collaborative work between steel plate anti-wind bearing (AWB) and rubber isolation bearing is proposed to study the vibration reduction effect of isolation structure under stronger wind load, and the function mechanism is explained. Based on a practical project, three kinds of schemes with different isolation layers are put forward, the finite element software ETABS is used for time history analysis, and comparison is made on the seismic response of different isolated structure and aseismic structure. Comparison result shows that the isolation layer with rubber bearing and AWB can work reasonably, but further optimization on the designed parameters is needed. Moreover, the design value of horizontal bearing capacity of lead rubber bearing (LRB) is appropriate to be close to the seismic isolation layer under wind load excitation. Finally, numerical simulation and comparative analysis of shear test of the AWB are conducted. With a very small yield displacement and yield strength over 80% of the set of horizontal bearing capacity, the AWB is validated to satisfy the working conditions which provide the horizontal bearing capacity under normal operating conditions and designed earthquake. The AWB yields and malfunctions, when the maximum displacement is less than the displacement of the isolation layer.     

Dynamic response analysis of a multi-column tension-leg-type floating wind turbine under combined wind and wave loading

Floating wind turbines (FWTs) are subjected to combined aerodynamic and hydrodynamic loads varying both in time and amplitude. In this study, a multi-column tension-leg-type FWT (i.e., WindStar TLP system) is investigated for its global performance under normal operating conditions and when parked. The selected variables are analysed using a fully coupled aero-hydro-servo-elastic time domain simulation tool FAST. Three different loading scenarios (wind only, wave only and both combined) are examined to identify the dominant load influencing each response. The key response variables are obtained and compared with those for an NREL 5MW baseline wind turbine installed on land. The results should aid the detailed design of the WindStar TLP system.     

公路隧道交通通风力研究

对公路隧道的需风量、交通通风力进行了数值仿真研究.仿真结果表明在单向交通条件下,对＜3 000 m的隧道,只要车速≮60 km/h,仅由交通通风力产生的风速能够满足稀释CO和烟雾的通风要求.这表明即使较长隧道在正常运营条件下,一般可不启动风机.在双向交通条件下,交通通风力相抵消,即使隧道较短,也可能需要启动双向机械通风装置.     

横风下车辆-轨道耦合动力学性能

应用多体系统动力学理论,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,利用新型显式积分法求解动力学方程组,利用赫兹非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,利用沈氏理论计算轮轨蠕滑力,编写了车辆-轨道耦合动力学计算程序,研究了轨道结构对高速列车动力学性能的影响,分析了不同横风环境下高速列车动力学性能和列车姿态。研究结果表明：当列车运行速度为...     

1.5 MW风力发电机组动态载荷分析

风力发电机动态载荷是影响风机运行和寿命的重要因素,对动态载荷的分析一般采用模型仿真方法.本文针对1.5MW变速变桨风力发电机,基于Samcef for wind turbine（SWT）软件,应用梁单元和超单元进行了高精度建模.模型的控制部分利用曲线查询模拟.在额定风速的湍流风况下,对动态响应曲线、齿轮箱和主轴的两轴承处动态载荷进行了重点分析,揭示了曲线变化成因.通过与Blad-ed软件的仿真结果对比,证明SWT模型具有较高的有效性和参考价值.     

强风中高速列车空气动力学性能

基于三雏定常不可压缩Navier-Stokes方程、k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法对速度为200 km·h-1的CRH-2动车组在强风环境下运行的空气动力学行为进行了数值模拟,分析了偏航角对列车整车及其各部分的流场结构和气动力的影响,研究了气动力的组成.研究发现:列车的流场结构非常复杂,侧风情况下列车的背风面区域和尾部区域都会产生漩涡,漩涡的产生与从列车表面的脱离的位置随偏航角的变化而变化;整车、头车、中间车和尾车的气动力大小以及组成均不相同;压力场与侧力、升力沿列车纵向的变化情况基本相同,且都比较复杂.分析结果表明:压力主要对侧力和升力影响较大,由于采用了流线型设计,阻力主要来自空气的粘性力,即摩擦力;侧风情况下头车的侧力和倾覆力矩要明显大于其他部分,此时头车的安全性降低.     

铁山湾海域风浪数值模拟研究

随着北部湾的快速发展,铁山湾海域将规划建设数百个泊位．基于SWAN建立了该海域风浪数学模型,选取铁山湾海域影响较大的5个风向,研究不同风要素组合作用下的波浪特征,计算得到了建港方案实施前、后的波浪场分布．研究结果表明：S-SSW风向对该海域的风浪影响最大,SE-SSE和SW-WSW风向次之,E-ESE和W-WNW风向的影响相对较小．建港方案实施后,工程区的波浪强度整体小于工程前的;人工岛起到了很好的掩护作用．     

风冷柴油机的维护保养

阐述了风冷柴油机在维护保养方面的重要性和注意事项。     

风荷载-列车-大跨度桥梁系统非线性耦合振动分析

考虑桥梁结构的几何非线性因素,建立了风-列车-桥梁系统耦合振动分析模型.以某大跨度钢桁梁桥为例,计算了静风及脉动风荷载的不同作用效应、风速及车速变化对桥梁位移极值的影响及桥梁几何非线性因素对结构分析的影响.结果表明,进行车桥耦合振动分析时要综合考虑风荷载的动力作用,风速及车速变化对桥梁位移极值均有较大影响,桥梁的线性及非线性位移时程曲线存在明显区别.     

兆瓦级直驱型风力发电系统的效率优化分析

针对兆瓦级永磁直驱风力发电系统,对变流器和发电机效率进行了优化分析.分别建立了中点嵌位式三电平变流器的损耗模型和包括铁损在内的电机损耗模型,通过分析给定转矩下直轴电流与损耗的关系,得到变流器效率最优和发电机效率最优的直轴电流解析式,进而求出永磁同步发电系统整机效率最优解.通过仿真和2MW三电平背靠背永磁直驱风电变流器的实验样机表明,在不同转矩工作区域内,即可以分别实现变流器效率或发电机效率的最优控制,并能提高发电系统整体效率.