脉动风速

摘要： 以500kV某耐张段4跨输电线路为研究对象,考虑风速的影响,采用ANSYS单元库中的Link8单元来模拟绝缘子串,选择Link10模拟导线建立输电线有限元模型。运用谐波合成法模拟输电线路的多点脉动风速,从而研究输电线路的共振响应。通过分析不同工况对输电线共振响应影响,提出风振计算时忽略共振响应的判断依据。结果表明:当设计风速为20m/s时,位移共振与位移脉动占比为10.78%,风振计算可以忽略共振响应影响。当设计风速为10m/s时,张力共振与张力脉动占比为20.86%,风振计算可以忽略共振响应影响。

摘要： 以500kV某耐张段4跨输电线路为研究对象,考虑风速的影响,采用ANSYS单元库中的Link8单元来模拟绝缘子串,选择Link10模拟导线建立输电线有限元模型.运用谐波合成法模拟输电线路的多点脉动风速,从而研究输电线路的共振响应.通过分析不同工况对输电线共振响应影响,提出风振计算时忽略共振响应的判断依据.结果表明:当设计风速为20m/s时,位移共振与位移脉动占比为10.78％,风振计算可以忽略共振响应影响.当设计风速为10m/s时,张力共振与张力脉动占比为20.86％,风振计算可以忽略共振响应影响.

摘要： 为研究横风对移动列车非定常气动力的影响,该文介绍了两种获得移动列车脉动风速时程的模拟方法;基于准定常理论和气动权函数方法,推导了能同时考虑三个方向的湍流脉动和不同横风风向角效应的移动列车非定常气动力计算公式;通过数值算例,研究了不同参数对计算结果的影响。研究结果表明:通过气动权函数方法得到的非定常气动力会出现滤波和时间滞后效应;当考虑更多方向的湍流分量时,会获得更大的力脉动;横风风向角和侧向湍流分量会分别影响非定常力的均值和变异系数。

摘要： 日光温室骨架结构属轻型结构,跨度较大,对风荷载较为敏感.为解决风荷载作用下日光温室的动力响应问题,确定骨架结构危险截面的位置,基于Timoshenko梁理论,提出平面刚架模型的日光温室在风荷载作用下的动力响应分析的被研究块体方法.首先根据Timoshenko梁微元体思想,设计被研究块体的构成方式;基于Timoshenko梁理论,推导出平面刚架模型的日光温室钢骨架结构的控制方程,给出了算法的实现过程.然后采用两端自由的变截面梁的弯曲波传播算例,验证方法的有效性.在数值模拟风速、实测风速作用下分别对平面刚架模型的日光温室骨架结构动力响应进行时程分析,得到钢骨架的节点位移和截面应力空间最大值的位置.结果 表明:位移的2次峰值分别在迎风面高度1和3 m附近,钢骨架中最危险的截面为温室左端附近,应力最大值为321MPa,弯曲应力是引起应力迅速增加的主要原因.脉动风荷载作用的节点位移和截面应力明显大于平均风荷载作用的相应值.日光温室钢骨架结构的动力响应分析需要考虑脉动风荷载的作用,且不能忽略弯曲应力对截面内力的影响.

摘要： 风致振动是引起输电塔破坏的主要原因之一,为了研究极端大风区域设计基准期内输电塔在实际风荷载作用下是否会发生疲劳破坏,选取750 kV吐鲁番哈密一线的7A5-J1型耐张塔作为研究依据,研究了沿线风速的分布,采用白回归线性滤波法结合Davenport风速谱编写程序模拟了脉动风速时程,并利用Miner线性累积损伤理论结合材料的SN曲线建立了一套完整的实际风荷载作用下的输电塔疲劳寿命的计算方法,并以此计算了该线路沿线最不利位置的疲劳寿命.结果表明:该线路输电塔在设计基准期内不会出现疲劳破坏.提出的方法可用于输电塔疲劳没计.

摘要： 作用在塑料大棚结构上的主要动力荷载是风荷载,考虑脉动风作用的塑料大棚结构风振响应能真实地反映结构的受力特点.为了对塑料大棚结构进行时域内风振响应分析,必须解决脉动风速时程模拟问题.为此,采用谐波叠加法对塑料大棚结构表面的脉动风速进行模拟,获得不同空间点的风速时程曲线,对比了模拟功率谱与目标功率谱的变化趋势,分析了不同空间位置的相干性随两点距离增加的变化规律,模拟了不同点的脉动风压,从而为研究塑料大棚结构风振响应提供了荷载条件.

摘要： 为了有效地模拟具有目标时变功率谱特征的非高斯随机过程,即非平稳非高斯随机过程.提出了基于目标时变功率谱和目标非高斯概率密度函数,通过建立非高斯与高斯随机过程之间相互转换的非线性平移关系,以及非线性平移前后高斯与非高斯随机过程的功率谱或相关函数的转换关系,将非平稳非高斯随机过程转化为非平稳高斯随机过程的模拟;而非平稳高斯随机过程可通过谱表示进行有效的模拟.为了验证该方法的有效性,进行了具有目标非平稳非高斯特征的脉动风速模拟;模拟结果表明:模拟生成的脉动风速样本的功率谱具有时变特征,且瞬时功率谱和相关函数均与目标相吻合;任意时刻脉动风速样本的概率密度函数与目标非高斯函数相互吻合;因此,模拟的随机样本不仅具有目标时变功率的非平稳特征而且还具有目标概率密度函数的非高斯特征,说明了该非平稳非高斯随机过程模拟方法的有效性.%In order to simulate effectively a non-stationary non-Gaussian stochastic process possessing a given timevarying power spectrum and probability density function,a nonlinear translation relationship to achieve mutual conversion between non-Gaussian and Gaussian random processes was established,the conversion relationship between power spectrum or correlation function of a non-Gaussian stochastic process and that of a Gaussian stochastic process was also established.Then,a non-stationary non-Gaussian stochastic process was converted through these relationships into a nonstationary Gaussian stochastic process to be simulated.A non-stationary Gaussian stochastic process was effectively simulated with the spectral representation.In order to verify the effectiveness of this method,the simulation of a fluctuating wind velocity possessing target non-stationary non-gaussian characteristics was performed.The simulation results showed that the simulated fluctuating wind speed sample' s power spectrum has time-varying characteristics,meanwhile its instantaneous power spectrum and correlation function match those of the target;the probability density function (PDF) of the fluctuating wind velocity sample at any time matches the target' s PDF possessing non-Gaussian characteristics;therefore,the simulated random samples not only have the non-stationary features of target time-varying power spectrum,but also have the non-Gaussian features of target probability density function,the effectiveness of the proposed method to simulate a non-stationary non-Gaussian random process is verified.

摘要： 针对高速列车脉动风速时程模拟,分别介绍了传统的基于多变量随机过程模拟的方法和基于移动点脉动风速谱的单变量随机过程模拟方法,并对比了2种模拟方法在计算效率上的差异.研究结果表明:两种方法所生成的时程样本所对应的模拟功率谱吻合情况良好;基于单变量随机过程模拟的方法在计算效率上远远优于基于多变量随机过程模拟方法.

摘要： 将B(包括B1,B3和B5)样条核函数和径向基(radial basic function,RBF)核函数进行线性组合,构造B-RBF组合核函数,进而提出基于粒子群优化B-RBF核的最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM).在脉动风速预测中,运用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对B-RBF-LSSVM模型的惩罚参数和核函数参数进行智能优化.同时给出PSO-RBF-LSSVM的数值预测结果进行比较.数值分析表明,PSO-B3-RBF-LSSVM比PSO-B1-RBF-LSSVM,PSO-B5-RBF-LSSVM和PSO-RBF-LSSVM具有更高的预测性能.

摘要： 本文采用自回归滑动平均(ARMA)模型模拟大跨度斜拉桥的脉动风速时程.通过比较模拟风速功率谱、自相关和互相关函数与目标风速功率谱、自相关和互相关函数的吻合程度,验证数值模拟的有效性,以建立脉动风速数据库.将脉动风速数据库划分为训练集和测试集,运用极限学习机(ELM)对训练集进行学习,进而对脉动风速时程进行预测.结果表明,ELM预测风速的幅值、自相关和互相关函数与目标值吻合很好,是一种有效的大跨度桥梁脉动风速预测算法.

摘要： 脉动风速的空间相关性通常以与频率有关的形式给出,但对于结构共振响应部分很小的输电导线、刚度较大的输电塔等一类结构,应用只与两点距离有关而与频率无关的空间相关性更为简便.本文对与频率无关的脉动风速空间相关性及参数取值进行了研究.针对基于Davenport风谱及Von Karman风谱,得到了与两类风谱表达式对应的不同地貌下的空间相关性模型参数的取值范围.结果表明：两类不同风谱模型得到的模型参数相差很大,而同一风谱模型时的不同地表粗糙度、10m高平均风速则对参数取值影响较小.

摘要： 针对传统的谐波合成法模拟大气边界层风速场存在计算量大的问题,使用基于图形处理器(GPU)的并行计算技术来加快谐波合成法的计算速度.为了阐明基于GPU的谐波合成法具有较好的模拟精度和较快的计算速度,运用该方法模拟了大气边界层脉动风速场,并与仅使用CPU和FFT技术的传统谐波合成法的模拟结果进行了对比分析.模拟结果的对比分析表明:基于GPU的谐波合成法仍具有很好的精度,计算效率比传统的谐波合成法有了较大的提高.

摘要： 为计算非稳态通风下的自然通风量，需对脉动风进行数值模拟，得到脉动风时程分布。基于该目的，本文对脉动风数值模拟进行了综述分析，并假定脉动风为具有零均值的平稳高斯随机过程，采用谐波叠加法对单点脉动风速进行了模拟，基于Matlab平台编制了计算程序，绘制出了Davenport风速谱下的风速时程序列图及风速功率谱。并讨论了谐波叠加法中的可控参数—频率截取区间、频率和时间采样点数的选取对模拟结果的影响。

摘要： 脉动风速的空间相关性通常以与频率有关的形式给出,但对于结构共振响应部分很小的输电导线、刚度较大的输电塔等一类结构,应用只与两点距离有关而与频率无关的空间相关性更为简便.本文对与频率无关的脉动风速空间相关性及参数取值进行了研究.针对基于Davenport风谱及Von Karman风谱,得到了与两类风谱表达式对应的不同地貌下的空间相关性模型参数的取值范围.结果表明,两类不同风谱模型得到的模型参数相差很大,而同一风谱模型时的不同地表粗糙度、10m高平均风速则对参数取值影响较小.

摘要： 风力发电与传统能源发电最大的区别在于风速这一源动力的随机性和不可控性,风速状况对风电系统性能有着重要的影响,风机动态分析依赖于脉动风速的准确模拟.该文旨在为不同风速模拟方法在风机动态分析场合的合理选用提供参考,对常用的Weibull分布风速模拟、组合风速模拟、滤波法风速模拟和ARMA模型风速模拟四种方法进行了详细阐述和仿真,并将模拟风速特性和自然界实际的风速特性进行了比较分析.结果表明,使用滤波法和ARMA方法模拟的风速可以充分反映一定时间尺度内风速变化的统计规律和相关特性,在风力发电系统动态仿真的场合有较好的适用性.

摘要： 本文以脉动风速为背景,阐述了基于物理建立结构动力激励模型的基本思想与具体路线。根据经典湍流理论,阐述了均匀剪切湍流中的惯性子区和剪切子区所服从的物理规律,并根据物理随机系统的皋本思想,建立了形式十分简单的标准化随机Fourier波数谱模型。应用概率密度演化方法,得到了剪切子区与惯性子区分界位置lc的概率分布,统计给出了基本随机变量地面粗糙度z0和标准高度10分钟平均风速U(h)的概率分布。结果表明：基于物理的随机Fourier波数谱理论预测结果与实测Fourier波数谱的均值曲线符合良好,可望为结构抗风设计与可靠度评价提供较为合理的动力输入模型。

摘要： 实测研究表明,台风期间脉动风速存在较强非平稳性,研究结构风工程由平稳向非平稳过渡是未来一大研究趋势.然而,现有基于时间序列低阶统计量的信号非平稳检验方法,仅能给出信号平稳性的定性分析结果,无法判断信号间非平稳度强弱关系.对此,本文基于递归图理论,结合质量损失函数,定义了局部递归率损失指标用于量化分析实测台风脉动风速非平稳度强弱.同时,基于所提出非平稳度量化分析指标,对常见信号平稳性开展分析,计算结果与游程检验法分析结论吻合.随后,将所提出指标用于苏通大桥结构健康监测系统实测台风脉动风速数据非平稳度评价,并与传统基于游程检验法分析结果进行对比.分析表明:所提出局部递归率损失指标更能适应实测台风脉动风速信号特征,可对实测台风脉动风速信号的非平稳程度进行客观的评价.

摘要： 台风对建筑结构的作用效果主要由风场特性来决定。本文基于台风"Damrey"的实测数据,对二维台风的风场特性进行分析。根据台风风场时程,统计台风过程中的10mins平均风速和风向角,分别计算台风顺风向和横风向的湍流强度和湍流积分长度,得到台风顺风向与横风向的脉动风速功率谱,并将其与三组经验谱进行对比分析。本文旨在为后期研究台风对结构的静力作用和动力效应,分析建筑物在台风作用下的风效应奠定基础。

摘要： 针对上海青浦电视塔的结构形式及振动型态的特点,考虑脉动风的竖向相关性以及电视塔结构风速谱随竖向位置变化的特性,本文基于台风基本特性,采用随高度变化的田浦台风风速谱以及不随高度变化的石沅台风风速谱,运用数值模拟方法,仿真得到了与塔高竖向相关的43条脉动风速时程样本.经与采用不随高度变化的Davenport谱的结果相比较,得出一些有意义的结论.为提高计算效率和计算精度,引入了快速傅立叶变换技术.通过比较自功率谱和自相关函数可以看出,模拟值和目标值吻合得很好,从而验证了本文计算的准确性与有效性.

摘要： 本发明公开了一种风速脉动湍流探空系统，包括气球、切断器、降落伞、回收追踪系统、风速脉动系统以及气象探空系统，所述气球、降落伞、回收追踪系统、风速脉动系统以及气象探空系统从上到下依次通过线缆连接，所述切断器设置在气球与降落伞的连接线上；风速脉动系统实时测量地面到高空预设高度垂直方向上的风向风速，记录设备的姿态和GPS信息，气象探空系统实时采集垂直方向的温度湿度大气压力数据，回收追踪系统判断设备所处的地理位置，当返回的高度数据到达预设高度，控制切断器剪断气球和降落伞之间的连接线，降落伞带着设备降落到地面，从而回收整个系统；本发明的优点在于：探测数据较为准确且全面。

摘要： 本实用新型公开了一种风速脉动湍流探空系统，包括气球、切断器、降落伞、回收追踪系统、风速脉动系统以及气象探空系统，所述气球、降落伞、回收追踪系统、风速脉动系统以及气象探空系统从上到下依次通过线缆连接，所述切断器设置在气球与降落伞的连接线上；风速脉动系统实时测量地面到高空预设高度垂直方向上的风向风速，记录设备的姿态和GPS信息，气象探空系统实时采集垂直方向的温度湿度大气压力数据，回收追踪系统判断设备所处的地理位置，当返回的高度数据到达预设高度，控制切断器剪断气球和降落伞之间的连接线，降落伞带着设备降落到地面，从而回收整个系统；本实用新型的优点在于：探测数据较为准确且全面。

摘要： 本发明公开了一种分区计算空间相关性的脉动风速时程输入方法，该方法通过将数值风洞计算域中的入口边界划分为平均风速区A和带脉动风速区D，并将D区划分成多个分区Di(i=1,2,……)；对每个分区Di的网格中心点，运用线性滤波法的AR模型，采用Davenport谱和Shiotani相干函数，仅对各分区内的所有网格中心点两两考虑空间相关性，生成与各个网格中心点对应的脉动风速时程；对所有网格逐个按时间步输入风速时程，平均风速区A输入平均风速，带脉动风速区Di输入脉动风速时程与平均风速之和。本发明不仅能使输入的风速时程能够满足规范建议的风速时程的相关性，而且能减少风速时程数据模拟的工作量和求解时间，从而提升整个结构表面风荷载模拟及风振响应分析的工作效率。

摘要： 本发明提供一种基于Morlet小波核的LSSVM脉动风速预测方法，包括以下步骤：利用ARMA模型模拟生成垂直空间点脉动风速样本，将每个空间点的脉动风速样本分为训练集、测试集两部分，对其分别进行归一化处理；建立Morlet小波核的LSSVM模型；利用PSO优化后的Morlet小波核函数将脉动风速训练样本变换成为核函数矩阵，映射到高维特征空间；得到脉动风速训练样本的非线性模型，利用此模型对脉动风速测试样本进行预测；将测试样本和预测的脉动风速结果对比，计算预测风速与实际风速的平均误差、均方根误差以及相关系数。本发明确保脉动风速预测的精确性，提供了新的具有较高精度和稳定性的小波核函数选择。

摘要： 本发明提供一种基于人工蜂群优化LSSVM的脉动风速预测方法，其包括以下步骤：首先用ARMA数值模拟法模拟生成垂直空间点的脉动风速时程样本，并将空间点的脉动风速时程样本分为训练集、测试集两部分，分别对其进行归一化处理；建立最小二乘支持向量机脉动风速预测模型，采用人工蜂群算法寻找最优的LSSVM模型参数组合使得模型预测误差最小。并采用均方根误差、相关系数以及收敛次数作为评价指标，并与最小二乘支持向量机和粒子群优化的最小二乘支持向量机（PSO‑LSSVM）数据驱动技术的结果进行比较。

摘要： 本发明提供一种基于蚁群和粒子群集成的LSSVM脉动风速预测方法，其包括如下步骤：进行归一化处理；计算每个蚂蚁的信息素浓度；蚁群中其他蚂蚁向头蚁位置移动进行全局搜索；迭代过程中对每个位置上蚂蚁信息素浓度进行更新，检查是否满足迭代终止条件，若不满足，返回第三步；否则，算法结束输出最优参数组合；初始化粒子群相关参数；将各粒子的自身最优位置适应度值与群体最优位置的适应度值比较；得到预测的脉动风速时程谱。本发明具有优化精度高，收敛精度高，迭代次数少，成功率高等特点。

摘要： 本发明提供一种LSSVM非高斯脉动风速预测方法，该方法包括七个步骤，具体步骤如下：用无记忆非线性转化法模拟产生非高斯随机脉动风速样本，将非高斯脉动风速样本分为训练集、测试集两部分，对其分别进行归一化处理；由训练集对LSSVM进行训练学习，进行测试集的预测，计算群体中的每一个染色体的适应度，判断算法收敛准则是否满足，若满足最优参数组合则把组合解放入集合，进入第五步，否则进入第四步。本发明利用遗传算法和蚁群算法混合方式智能提取LSSVM的最有参数组合，进而建立优化的LSSVM预测模型，对测试集进行预测，得到预测的非高斯脉动风速时程谱。

摘要： 本发明公开了一种基于混合智能算法对非高斯脉动风速预测方法，包括以下步骤：利用JT变换和AR模型模拟生成大跨度球形屋盖结构空间点非高斯脉动风速样本，将每一个空间点的非高斯脉动风速分为训练集和测试集两部分，在每次模拟试验前进行归一化处理；分别推导基于布谷鸟和粒子群智能算法搜索核参数和惩罚因子组成的核参数组合；利用CS+PSO‑LSSVM学习机对非高斯脉动风速训练集样本变换成为核函数矩阵，映射到高纬度特征空间，接着输入样本数据通过非线性函数映射到高维特征空间，然后对混合智能算法优化后的核函数矩阵试验多种线性算法，得到非高斯脉动风速训练样本的非线性模型，并利用该非线性模型对非高斯脉动风速测试集样本进行预测。

摘要： 本发明公开了一种横风作用下运动车辆脉动风速谱和相干函数的分析方法，涉及行车安全性领域。所述分析方法，抛弃了传统的Taylor“冻结”假设和各向同性湍流假设，仅依靠大气边界层中自然界的固有风场特性来进行分析，通过引入等效风速和等效车速两个参数，可获得作用在运动车辆上的脉动风速谱和脉动风速相干函数，能够满足运动车辆沿任意方向运动时对运动车辆上脉动风速谱和脉动风速相干函数等特性的准确、快速分析，提高了脉动风速谱和脉动风速相干函数等特性分析的准确性。

摘要： 本实用新型公开了一种基于滚珠丝杆的风洞三维脉动风速仪自动升降装置，包括底座，底座内安装有步进电机，底座上固连有金属外罩，金属外罩顶部与倒T形构件底部固连，倒T形构件顶部与真空吸盘螺纹连接；金属外罩内安装有滚珠丝杆线性模组，滚珠丝杆线性模组的导引滑块外侧固定连接方形构件，方形构件伸出金属外罩外，方形构件外端固连有三维脉动风速仪的探针；所述步进电机输出端与滚珠丝杆线性模组的滚珠丝杆连接。本实用新型通过充分利用滚珠丝杠精准调节的特性，升降装置的调节更加方便精准；本实用新型以底座与真空吸盘分别为下部支撑与上部稳定性构件，同时棱台底座为步进电机与金属外罩提供了放置与嵌入空间以保证升降装置的稳定性。