基于稳定等效的覆雪屋盖静力风荷载计算方法

为了避免屋盖结构在暴风雪中发生动力失稳,建立了基于稳定等效的静力风荷载计算方法.采用计算流体动力学方法模拟了屋面积雪漂移现象;根据Budiansky-Roth准则判定了覆雪屋盖的动力稳定性;借鉴阵风荷载因子法构建了基于稳定等效的静力风荷载计算方法;最后,对实际双层柱面网壳进行了动力稳定性设计.研究结果表明,强风下覆雪屋盖出现较为明显的失稳阶段,当风速为设计基准风速的1.0倍时,屋盖发生动力失稳,静力失稳计算可得临界风速为35.8 m/s,该结果可作为该屋盖设计的动力失稳临界风速.      

荆岳长江大桥附近大风特征及设计风速推算研究

利用岳阳气象站1952~2000年逐年10 min平均最大风速资料序列,对大风特征进行了分析.利用极值Ⅰ型分布曲线,推算出气象站处基本风速,结合沿江观测对比记录,通过比值法把基本风速推算到设计风速.结果表明:(1)桥位附近10 min平均年最大风速极值24.7 m/s,主导风为东北风;(2)不同重现期(100,50,30,10 a)10 m高处10 min平均年最大风速(基本风速)分别为27.6,25.4,23.8,20.2 m/s;(3)考虑5%的计算误差,桥位区不同重现期(100,50,30,10 a)10 m高处10 min平均年最大风速(设计风速)分别为29.0,26.7,25.0,21.2 m/s;(4)利用近地层风速随高度的指数变化推算出300 m以下每10 m高度层的设计基准风速.     

一类周期系数力学系统分岔控制

为了控制周期系数微分系统平衡点失稳后的分岔行为,基于Floquet-Lyapunov理论,将控制常系数系统分岔行为的方法（线性法、参数法、平移法）应用于一类具有周期系数的力学微分系统,设计了相应的控制器,研究了其控制平衡点分岔行为的有效性.研究结果表明:平移法不能有效控制周期系数微分系统的平衡点失稳后发生的Flip分岔和Hopf分岔行为.若平衡点失稳发生Flip分岔形成周期2点,可分别采用线性法和参数法将周期2点控制到周期1点;若平衡点失稳发生Hopf分岔形成Hopf圈,可分别采用线性法和参数法将Hopf圈控制到周期1点.      

平地上高速列车的风致安全特性

为研究高速列车在强侧风作用下安全行驶问题,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型.应用该模型计算了不同风向角、不同风速和不同车速下作用于车体上的侧风气动载荷.根据高速列车整车试验规范,以脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力为运行安全指标,分析了头车、中间车和尾车的运行安全性.研究表明:头车的安全性最差,且风向角为90°时,横风情况下最危险.随着车速的增大,最大安全风速急剧减小.当车速为200km/h时,最大安全风速为29.61 m/s;当车速为400 km/h时,最大安全风速为18.87m/s.     

基于不同火源位置的分岔隧道临界风速数值研究

分岔隧道越来越多地出现在城市地下互通中,但当前对分岔隧道的研究却很少.因此,探究分岔隧道火灾的规律为工程实践提供一定的参考就显得格外重要.基于FDS(Fire Dynamic Simulator)研究了火源位置与分岔角度对临界风速的影响,结果表明:当火源在分岔点之后时,分岔隧道临界风速与单管直线隧道的临界风速相比差距不...     

基于实测风功率曲线的风电场等值建模

为提高风电场实际运行模型的精确性,采用了基于实测风功率曲线的风电场等值建模方法.该方法运用统计学理论分析了风电场的实测风速及有功功率,得到风电机组的实测风速-功率特性曲线,并利用该曲线得到能够反映风电机组实际输出特性的风力机参数,从而建立了风电机组模型.以实际测得的风速作为分群指标,利用改进型最大树法对风电机组进行分群,进而建立了风电场的等值模型,并与基于风速分群的传统等值方法及风电场实际输出功率曲线进行了对比.仿真结果表明,应用该方法对风电场进行等值建模是有效的,且该模型具有较高的精度.     

汽车盘式制动系统的稳定性分析

针对汽车盘式制动器制动时摩擦引起的低频振动问题,建立了Sprag-Slip非线性数学模型。以摩擦系数作为分岔参数,运用常微分方程稳定性理论分析了系统的稳定性,并用数值分析方法得出系统在平衡点发生Hopf分岔的结论。进一步地,取其他参数组合计算得到了系统稳定性区域图。结果表明:摩擦系数过大,系统失稳并发生Hopf分岔,从而引起系统自激振动;摩擦系数及钳盘夹角相比于质量、刚度以及阻尼等系统参数对制动系统稳定性影响更显著。     

带储能弹簧自由活塞发动机运行特性研究

为进一步提高自由活塞发动机(FPE)运行频率、指示效率及稳定性等性能指标,提出了一种带有储能弹簧的FPE内燃发电系统设计方案.对其工作原理进行了分析,建立了系统动力学-缸内热力学耦合计算模型,并试验验证了模型有效性.通过数值仿真研究了储能弹簧对FPE系统运行特性的影响,结果表明:随储能弹簧刚度增大,FPE活塞位移与速度趋于正弦变化曲线,进气口与排气口打开时刻推后;储能弹簧刚度越大,缸内峰值压力与机械效率越低,活塞速度峰值、系统运行频率及输出功率越高,储能弹簧刚度在100～200 kN/m时指示效率较高;此外,设置储能弹簧可降低FPE缸内峰值压力与压缩比波动幅度,有效抑制燃烧循环波动与偶发性失火对系统运行稳定性影响.     

准零刚度隔振系统倍周期分岔研究

针对船舶机械隔振系统的特点,建立了准零刚度隔振系统动力学方程.运用谐波平衡法对系统的幅频特性及系统变分方程的稳定性进行了分析,从而得到了系统倍周期分岔点,运用延拓法得到了系统随激励力及准零刚度系统阻尼变化时的倍周期分岔规律.     

PEMFC并网发电系统主动电流控制方法

负载功率变化时,由于传统PQ控制方法未充分考虑质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的实际运行特性,不能有效响应负载需求.为了使PEMFC发电系统在负载变化时准确、快速响应,根据PEMFC发电系统的运行特性和PEMFC并网PQ控制原理,建立了包含150 k W PEMFC电堆、DC/DC变换器、并网逆变器、滤波器等的PEMFC并网系统模型,并在此基础上,提出了基于PQ控制的主动电流控制方法.MATLAB仿真测试结果表明,该方法在额定和非额定输出功率条件下,均能够根据PEMFC输出特性使并网系统有效地响应负载变化,实现从电源到并网的大闭环控制,保证并网系统的稳定、可靠运行,且网侧电流谐波分别为1.76%和2.89%,满足并网要求.     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响, 以单洞对向交通隧道火灾为基础, 建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论, 模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200 m的区间内往复运动, 通过改变射流风机的风速和方向, 分析在时间为180、360 s内, 风速为1.0、1.5 m.s-1的火灾烟雾扩散情况, 研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明: 在火灾点两侧分别开启射流风机, 间歇为30 s、风速为1.0 m.s-1的运行烟气属于小振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧50~80 m的位置; 间歇为60 s、风速为1.5 m.s-1的运行烟气属于大振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧80~100 m的位置; 烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

电流反馈型Boost变换器的稳定性及分岔研究

根据电流反馈型Boost变换器的拓扑结构变化规律，建立了功率变换器在连续运行模式下的精确频闪映射模型与系统的不动点方程，运用非线性方程稳定性理论分析系统的失稳方式，采用数值方法分析了Boost变换器稳定性变化与各个参数的关系，并通过仿真实验观察研究Boost变换器的分岔与混沌行为。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s^-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s^-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。     

含三次耦合项的Logistic映射的分岔

采用数值模拟的方法研究了三维Logistic耦合系统.对系统的分岔行为及混沌形成过程进行了探讨.研究表明该系统对参数变化很敏感,存在着倍化分岔、Hopf分岔等导致混沌的情况,用分岔图、发生分岔点附近的相图研究了参数变化时系统动力学行为的演化过程.     

内河航运中苯泄漏的挥发与扩散特性实验研究

水路运输苯可能同时造成安全和环境问题,尤其是内陆河流运输苯,一旦发生泄漏,大量苯瞬间释放到环境中,对水环境造成巨大威胁.主要研究水路运输苯过程中发生泄漏后的环境行为.在泄漏模拟装置中设置不同泄漏量(20 mL、30 mL、50 mL、70 mL)和不同风速(1.5 m/s、2.5 m/s、5 m/s)条件,分别检测空气和水中苯浓度变化,探讨了苯在多相状态下的浓度变化和气液两相中的质量比变化过程,形成泄漏扩散浓度预测公式,从而对苯泄露扩散区域类别和应急处置方法提供数据理论支持.     

公路桥梁超薄导电磨耗层除冰系统试验研究

利用超薄导电磨耗层对路面进行融雪化冰是一种有效的道路抗冰技术。制作了600 mm×600 mm×380 mm的桥梁试件,通过低温人工环境室对超薄导电磨耗层除冰过程进行了模型试验。结果表明:采用超薄导电磨耗层除冰,电阻越小,磨耗层表面加热时温度分布越均匀,3Ω的磨耗层比5Ω的磨耗层除冰效果要好;当试件上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-4.1℃融冰时,磨耗层的融冰功率需要370 W/m~2。当磨耗层的发热功率为334W/m~2时,对上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-3.7℃的工况勉强能防结冰。     

晋阳高速公路隧道通风系统改造与效果分析

晋阳高速公路隧道通风系统经多年运营使用后,运行效果已不能满足通行要求,亟需进行升级改造。根据晋阳高速公路隧道通风系统调查结果,分析制定方案进行改造升级。为检验改造后隧道通风效果,选取最长的牛王山隧道作为研究对象,对隧道内的风速、CO浓度、VI浓度进行监测,分析得出隧道内风速最大值和最小值分别为5.89 m/s和3.73 m/s,CO浓度最大值为43 cm³/m3/m³,VI浓度最大值为0.003 2 m3,VI浓度最大值为0.003 2 m^(-1),均满足设计与规范要求,达到了预期的通风效果。     

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。     

变速恒频双馈风力发电技术概述

概述了变速恒频双馈电机风力发电的技术,其中包括双馈电机运行理论、交流励磁用变换器技术、发电机并网技术、有功功率和无功功率独立调节的矢量变换控制技术以及风电系统输出电能质量控制技术等.分析了当今的热点及进一步的工作,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础.     

大跨度悬索桥静风稳定可靠性分析

基于一次二阶矩可靠度理论和非线性静风稳定性的分析方法,把静风失稳风速、基准风速及风速随机性修正系数作为随机变量,提出了大跨度桥梁静风稳定性可靠度分析方法.以某大跨度悬索桥为工程实例,对不同初始风攻角下的静风失稳进行了可靠性分析,并进一步作了静风失稳可靠度敏感性分析.结果表明：该桥基本上不会发生静风失稳,＋3°;初始攻角工况是该桥发生静风失稳的控制工况,静风失稳可靠度对静风失稳风速最敏感.