风场模拟

摘要： 以新型单回路铝合金门式抢修塔1C1W6-JZQL为研究对象,利用有限元法分析其动力响应特性.选用“两塔一线”模型,运用数值分析软件结合Davenport谱完成对10级脉动风场的模拟,对塔-线体系进行风振响应分析.结果表明:在300 m水平档距下的导线动位移为8741 mm,Y向风偏位移为7630 mm,最大位移占两导线吊点距离的79%;随着水平档距减小,合位移及Y向风偏位移逐渐减小且风振频率降低,在300 m水平档距下动应力最大值为275 MPa,均值为140 MPa,在门式抢修塔的许用应力之内,不会发生整体破坏;在10级风作用下,门式抢修塔不会发生局部构件失效且满足压杆稳定性,300 m水平档距的导线最大张力占综合拉断张力的70.9%,不满足规定,其他两种档距下导线均满足破断张力规定,线路不会发生破坏.

摘要： 高墩大跨连续刚构桥广泛建造于山丘峡谷,是一种施工技术成熟、应用十分广泛的桥梁类型。变化的地形容易使得桥梁所在区域的风速突然增大,韩城河大桥桥址属于山区峡谷地形,具有复杂的风场环境,因此对韩城河大桥的桥址风场环境进行模拟与分析是十分必要的。选取施工期最大悬臂状态的主桥模型典型梁块进行研究,运用Gambit在地形模型之上建立主桥结构的三维数值模型,最后运用Fluent软件对韩城河大桥桥址地区的风场环境进行模拟。对比不同风攻角下主桥模型典型梁块周围的风压分布特性,以此得出不同风攻角下的主桥典型梁块位置处风压分布状况,计算出主桥结构的不利位置区域以及最不利的风攻角,为后续对风场中主桥结构的稳定性研究做了必要准备。

摘要： 随着绿色建筑设计理念的发展,传统的普通住宅建筑亟需进行风环境优化设计,以满足良好的通风散热要求、提高建筑使用者的居住舒适度.而在对建筑布局的研究中,多以规整均一的行列式、围合式建筑群对风环境的影响为主.为避免偶然性,拟以某7层普通住宅为工程算例,基于CFD(计算流体力学,Computing Fluid Dynamics)对错列式建筑进行不同高度的风场模拟.模拟结果说明:错列式布局在最大高度处易形成风速涡旋区,涡旋区域面积与高度成正比;入风口处的风速、风压值与建筑高度基本呈正相关;在计算域内,峰值风速不超过3.147 m/s,全局背风面与迎风面压差均未超过规范限值5 Pa,故模型满足一定的通风需求.因此在早期设计时,应重点观测入风口,及时调整风参数,以加快空气流通、提高舒适度.

摘要： 随着绿色建筑设计理念的发展,传统的普通住宅建筑亟需进行风环境优化设计,以满足良好的通风散热要求、提高建筑使用者的居住舒适度。而在对建筑布局的研究中,多以规整均一的行列式、围合式建筑群对风环境的影响为主。为避免偶然性,拟以某7层普通住宅为工程算例,基于CFD(计算流体力学,Computing Fluid Dynamics)对错列式建筑进行不同高度的风场模拟。模拟结果说明:错列式布局在最大高度处易形成风速涡旋区,涡旋区域面积与高度成正比;入风口处的风速、风压值与建筑高度基本呈正相关;在计算域内,峰值风速不超过3.147 m/s,全局背风面与迎风面压差均未超过规范限值5 Pa,故模型满足一定的通风需求。因此在早期设计时,应重点观测入风口,及时调整风参数,以加快空气流通、提高舒适度。

摘要： 基于Fluent流体计算平台,使用自编UDF程序实现根据地表粗糙度长度添加覆盖植被阻力源项来模拟精细化地表粗糙度,以Askervein山为例建立数值模型,选择了不同的湍流模型进行风场模拟,研究了湍流模型对复杂地形风场CFD模拟的影响,并与实测数据对比分析了湍流模型的适用性,进一步探讨了均一地表粗糙度的模拟效果.研究表明:相比于其他几种湍流模型,LES模拟结果与实测值吻合最好,更适用于复杂地形的风场模拟.地表粗糙度长度对风场的影响在迎风面和背风面处有较大的差异性,合理设置单一地表粗糙度能有效减小模拟误差.

摘要： 台风是浙东沿海地区主要灾害性天气之一,容易导致避雷针等高耸结构发生风致振动甚至发生破坏.本文根据避雷针等高耸结构特点,采用高度相关的脉动风功率谱、自回归法(Auto Regressive)和竖向相关性模拟了浙东沿海地区台风条件下脉动风速时程,并计算了特定平均风下不同高度处的脉动风速时程曲线和模拟功率谱密度,对比表明模拟功率谱密度与目标谱较为一致.该方法适用于浙东沿海地区避雷针等高耸结构的脉动风致振动响应分析.

摘要： 低空风效应是指在特定的风况条件下,机场建筑物或其他位于跑道附近的人工结构对气流造成显著扰动的现象,该效应易引起湍流甚至是出现风切变,进而给飞机的升降过程带来困难。采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法对首都机场进行风场模拟,并基于CFD在输入风速设置上的局限性,提出一种将高精度、高分辨率的激光雷达测风数据导入CFD的方法,来研究这些地物对首都机场风速的影响.通过对模拟结果的分析,在风速为11~15 m/s的西北风条件下的东跑道以及在同等风速的东南风条件下的西跑道与中间跑道均受到较大影响。

摘要： 谱表示方法与基于AR模型的模拟方法是两类比较常用的风场模拟方法.文章首先对两类方法的原理进行了介绍.随后,通过数值算例详细对比了单指标谱表示方法、多指标谱表示方法、基于4阶AR模型以及6阶AR模型的模拟方法在时间和精度上的差异.结果表明:谱表示方法的模拟精度整体上高于基于AR模型的模拟方法,而后者在模拟效率和内存需求方面具有较大的优势.

摘要： 我国的城市规划设计当中,常会涉及“环境品质”、“绿色通廊”、“人居环境”等概念,这些都是对风环境的初步研究及应用.因此,本文基于CFD技术,以青田县石溪乡为研究对象,围绕近地表低空区域,模拟山区乡村区域的风速场,并对其风环境特征的规划设计展开相应的研究.研究结果表明:即使模拟区域的地形复杂、计算范围广,仍可通过分步计算控制法对大尺度模型进行CFD模拟分析,并给出合理的风场结构;不仅如此,在山区乡村规划设计中,人居活动区应尽量远离在山体附近,减小环境风回流区对人居安全带来的风险,进一步证明了山体对建筑表面风速分布的影响不容忽略.最后,本文认为“风环境”可作为山区乡村规划的一个评价指标,提供一定的定量分析及参考依据,为提高人居环境品质提供规划设计思路.

摘要： 以槽式太阳能聚光器为研究对象,建立扭矩盒式聚光器的三维模型.以ANSYS Workbench有限元软件为仿真平台,对聚光器的流场进行模拟,将模拟结果传递给静力分析模块和模态分析模块.用流固耦合方法对支架结构进行研究分析,得到聚光器在6级风作用下各工作角度的变形和等效应力,根据支架的工况对支架进行了模态分析,结果表明:聚光器的工作角度为60°时是最差工况,聚光器各工作角度的前6阶固有频率非常接近.

摘要： 利用1991-2011年黄淮地区夏季降水与NCEP/NCAR再分析资料,研究了影响黄淮地区夏季降水同期环流的关键区域,发现黄淮地区夏季降水与同期南亚高压、乌拉尔山以东阻塞高压、西风急流呈明显的正相关;并且与赤道上空200hPa纬向风在黄淮地区有很好的相关性,当赤道上空200hPa东风偏强时,黄淮地区夏季降水容易偏多.分析国家气候中心基于气候系统模式BCC CSM1.1m建立的第二代季节动力气候预测系统的回算结果,发现该模式对200hPa位势高度场、500hPa位势高度场、200hPa纬向风场和850hPa经向风场上影响黄淮地区夏季降水的关键区域有较好的模拟能力,利用上述影响因子建立统计降尺度模型,对黄淮地区夏季降水有一定的预测能力,预测结果与降水实况的符号一致率为61％;剔除上述因子之间具有高相关性的成员后,利用独立性较好的预测因子建立的降尺度预测模型,能够显著提高预测准确率,预测结果与实况的符号一致率可达72％.对预测较差的年份分析发现,模式对影响黄淮地区夏季降水的关键因子,即赤道上空200hPa纬向风场模拟能力是导致降尺度预测效果较差的一个原因.

摘要： 利用中尺度大气模式MM5和海浪模式WW3建立了区域大气-海浪耦合模式系统,采用不同耦合方案,分别对2004年和2006年台风期间引起的台风浪进行数值模拟,并与传统模型风场模拟的台风浪结果进行了对比分析.结果表明，耦合模式系统中由大气模式输出的海面风场不仅时间和空间分辨率更高，而且能够更好地刻画出台风外围的相对强风，风场的分布更合理，其模拟的有效波高与实况资料更接近;单向耦合试验与完全祸合试验相比，前者由于没有考虑海浪状况对海表粗糙度的影响，使得大气模式模拟的海面风场强于后者，因而前者模拟的最大有效波高也大于后者。此外各试验中，最大海面风速与最大有效波高相关系数均达到0.80-0.84，进一步说明海面风场的准确性对台风浪的重要影响。

摘要： 风电场微观选址的一个重要方面是风场的计算。在实际情况中，由于日晒、地表辐射等原因，地表与空气之间存在温差。当地表温度高于空气温度时，温差会影响地表附近的流动。本文对多个地形、不同风速、存在温差和不存在温差下的流场进行了模拟、对比，对不同情况下温差的影响进行了讨论。

摘要： 本文对当前城市气候学理论研究状态进行梳理,有目的地分析、归纳、总结"城市气候与城市空间形态"相互关系,提出相互关联的关键要素.针对当前气候设计更多的出现在建筑设计层面,仍然缺少关于"气候与城市设计"的系统理论研究框架,本文结合十堰市东风大道沿线城市设计实际案例,探讨城市气候学理论在山地城市设计中空间形态、交通组织、景观塑造方面的实践,应用CFD风场模拟软件对城市空间形态进行分析与完善,在分析总结的基础上,引入亚历山大的"模式语言"的理论方法,概括山地城市空间形态要素与城市气候要素的相互关系,提出山地城市设计模式语言,用以指导山地城市设计的"原型".

摘要： 回顾了大气边界层风洞及大气边界层风场物理模拟技术的发展历程，探讨了大气边界层被动模拟与主动模拟技术的优点与不足;随后介绍了西南交通大学大型边界层风洞的构造性能与边界层风场模拟，最后介绍了在该风洞中进行的典型风洞试验。

摘要： 利用计算流体动力学求解结构工程中建筑物风压分布,以虚拟时间求解技术求解稳态问题,推导了低速不压流体基于特征线离散的有限元方程。以典型的矩形建筑物风场模拟作为算例,给出了风压沿建筑物高度的变化规律,结果与实际情况较为符合。

摘要： 湖南赤石特大桥为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其主跨为165 m+3×380 m+165 m，桥址位于山区地形。湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室在赤石大桥施工期进行二年多时间现场风观测，建立了风观测数据库。2013年3月20日桥址突发11级大风，瞬时最大风速为32.0 m/s，大风引起工棚和临时设施破坏。另外统计分析2014年实测数据，一年间有17天出现下击暴流天气。本文以一个典型下击暴流实测风记录为例，采用非线性最小二乘法拟合出实测风速功率谱，并分别以该实测谱和规范谱 (Kaimal谱)为目标谱模拟了该桥址区下击暴流脉动风场和大气边界层脉动风场。在此基础上，对桥梁在两种风场下的抖振响应进行了对比分析。

摘要： 湖南赤石特大桥为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其主跨为165 m+3×380 m+165 m，桥址位于山区地形。湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室在赤石大桥施工期进行二年多时间现场风观测，建立了风观测数据库。2013年3月20日桥址突发11级大风，瞬时最大风速为32.0 m/s，大风引起工棚和临时设施破坏。另外统计分析2014年实测数据，一年间有17天出现下击暴流天气。本文以一个典型下击暴流实测风记录为例，采用非线性最小二乘法拟合出实测风速功率谱，并分别以该实测谱和规范谱 (Kaimal谱)为目标谱模拟了该桥址区下击暴流脉动风场和大气边界层脉动风场。在此基础上，对桥梁在两种风场下的抖振响应进行了对比分析。

摘要： 本发明公开了面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置，包括模拟风场调整机构、后轮驱动移动机构和测试切换机构。模拟风场调整机构包括结构相同且彼此相互转动的上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置，上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置均设有角度可调的管道鼓风机，管道鼓风机所产生的层流风场耦合形成湍流风场；测试切换机构包括二轴测试平台、六轴测试平台和用于实现二轴测试平台与六轴测试平台平稳切换的双滑块结构，风驱动机器人安装于测试切换机构上。本模拟风场实验测试装置能够实现风驱动机器人静态稳定性测试和运动特性测试，有效缩短风驱动机器人的研发周期和实验成本。

摘要： 本发明公开了一种模拟复杂地形的风场的数值模拟方法，实现参数化建模，建立实际地形CFD模型，并通过UDF处理地表粗糙度长度数据，将一系列分布在等高线上的随机点转化为规则的地表植被高度数据，再通过函数拟合植被高度与对风场的阻力系数之间的关系，得到复杂地形各个不同植被高度处的阻力系数，最后利用Fluent编译执行UDF程序计算得到模拟复杂地形的风场，解决了现有的模拟粗糙区域对流场的影响方法存在实测结果与试验结果不符合的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种考虑桥面局部风场的桥梁风温耦合数值模拟方法，涉及桥梁工程领域，包括：通过热边界层理论公式，计算桥梁结构表面热边界层的高度；通过风场模型，求解热边界层高度处风速；通过最小二乘法拟合桥梁入口风速和热边界层高度处风速数据，得到折减系数；获取桥址区环境温度和桥梁热辐射值；建立桥梁风温耦合数值模型，拟合桥梁风温耦合数值模型的参数；使用有限元方法求解桥梁结构温度场。本发明分析了桥梁结构表面与环境大气的风‑温耦合作用机理，实现了热边界层高度处风速的提取，最终求解的桥梁结构温度场，能够真实反映桥梁结构的温度分布。

摘要： 本发明公开了一种基于数据挖掘的单风场风电出力模拟方法，包括获取原始数据；缺失值填充与异常值修复；建立风电出力转为风速的处理模型；利用数据挖掘方法，获取切入风速、切出风速、额定功率等信息；基于风速的Weibull分布特征和随机差分方程建立初步模型，运算得到Weibull分布的K、C值和随机差分方程中的参数θ值；基于步骤五中的K、C、θ值，利用随机差分方程模型，时序生成未来的风速数据；将生成风速数据转为风电出力数据。本发明的有益效果是：仅根据单风场的历史数据，通过数据挖掘方法，得到风场的出力特征及风机估计参数，从而进行未来风场出力的模拟，同时考虑了风速的时序性和分布特征，不需要用户配置过多的额外参数，适合实际工程应用。

摘要： 本发明公开了基于CFD模拟和测风激光雷达的风场重建方法及系统，属于大气风场测量领域，基于CFD模拟和测风激光雷达的风场重建方法及系统，在进行边界条件离散时，根据目标区域风速风向的概率分布来进行边界条件离散，可减少计算工况并节约计算成本，在测风激光雷达实测数据与CFD数据库匹配前，先根据测风激光雷达实测结果进行分块处理，充分考虑了实际风场常常出现风速风向转变情况，在进行CFD数据匹配时，根据反演精度来确定加权系数，提高了匹配精度，充分利用了测风激光雷达测风精度高的特点和CFD模拟风场信息全的特点，弥补了测风激光雷达采样空间有限，容易受挡的缺点，弥补了CFD难以模拟多变的复杂环境的缺点。

摘要： 本发明公开了面向风驱动机器人的模拟风场实验测试装置，包括模拟风场调整机构、后轮驱动移动机构和测试切换机构。模拟风场调整机构包括结构相同且彼此相互转动的上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置，上层模拟风场调整装置、下层模拟风场调整装置均设有角度可调的管道鼓风机，管道鼓风机所产生的层流风场耦合形成瑞流风场；测试切换机构包括二轴测试平台、六轴测试平台和用于实现二轴测试平台与六轴测试平台平稳切换的双滑块结构，风驱动机器人安装于测试切换机构上。本模拟风场实验测试装置能够实现风驱动机器人静态稳定性测试和运动特性测试，有效缩短风驱动机器人的研发周期和实验成本。

摘要： 本发明公开了一种模拟低空急流脉动风场的装置及模拟方法，它涉及低空急流脉动风场技术领域。包括风墙、风机出口的扩展段、整流箱、计算机控制系统和变频器，风墙由轴流式风机阵列组成，风墙前端通过风机出口的扩展段与整流箱相连，整流箱由格栅组成，整流箱外侧依次设置有带转轴的水平导流板和带转轴的垂直导流板，轴流式风机阵列中的每个风机均与计算机控制系统和变频器相连。本发明可以产生不同特征参数的低空急流脉动风场，提出的模拟方法可以产生不同强度、高度和方向的低空急流，且特征参数随时间发生变化。

摘要： 本发明涉及一种模拟多种极端风场的多风扇阵列风洞，包括风塔、多风扇阵列、排气装置、转动装置和法兰。风塔顶层中心位置安装顶部单风扇，风塔底部沿周向安装单层第一底部单风扇，风塔侧壁的一侧安装多层多个第二底部单风扇，风塔侧壁另一侧设有排气装置。顶部单风扇和第一底部单风扇通过转动装置与风塔壁连接，且所有单风扇均能实现吹气和吸气功能。本发明还提供风场模拟方法，能够实现龙卷风、下击暴流、常态风和脉动风(尤其是高湍流强度的台风)的模拟。通过单风扇段转动不仅能够调节龙卷风和下击暴流风场的涡流比，而且能够使风柱产生扭曲变形；通过控制单风扇段的脉动参数能够实现不同湍流特征的脉动风场模拟。

摘要： 本申请公开了一种模块化风场模型的建模方法及风场模拟方法，本申请通过批量求解及后处理，建立包含目标区域不同风向角、任意位置的风速数据的标准风场数据库模型，基于本申请建立的标准风场数据库模型，结合目标地区的实时的短期或长期风气侯特性参数，可快速得出目标区域的风速场分布模拟结果。通过风速场模型的模块化极大的简化了繁琐的建模计算步骤，解决了现有的复杂地形风场模拟方法的模拟仿真步骤繁琐，效率低，推广难的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种大型风生流物理模型风场模拟系统，该系统包括桁架结构以及风幕机，桁架结构安装于模型上方50cm内，各风幕机分别通过升降结构安装在所述桁架结构下；其中，各所述风幕机在桁架结构上的布设满足条件：沿主风向设置风速断面，并由所述风幕机送风，各风幕机在风速断面间保持接力作用，以使断面间风速分布相同。本发明采用断面式送风构思，沿主风向设置风速断面，采用风幕机送风，风速断面间存在接力作用，可满足断面间风速分布相同，保证模型风场均匀稳定。