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下击暴流风特性及其对高耸桅杆结构动力作用的实测分析

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下击暴流风特性及其对高耸桅杆结构动力作用的实测分析

作者：胡家锴华南理工大学

学位级别：硕士

下击暴流是在雷暴天气中冷热空气在高空对流后以非常高的速度冲击地面并迅速改变方向,在地面向四周水平加速并扩展的一种气流过程。高耸桅杆结构本身的高柔、低阻尼特性致使其对风荷载作用极为敏感,导致容易在下击暴流等强风作用下出现... 详细信息

下击暴流是在雷暴天气中冷热空气在高空对流后以非常高的速度冲击地面并迅速改变方向,在地面向四周水平加速并扩展的一种气流过程。高耸桅杆结构本身的高柔、低阻尼特性致使其对风荷载作用极为敏感,导致容易在下击暴流等强风作用下出现振动疲劳损伤以及极端情形下的倒塌破坏。本文基于356m高的深圳气象梯度塔风速和加速度实测数据,围绕下击暴流风特性及其作用下气象梯度塔的响应特性展开分析,主要开展了以下几个方面的工作:(1)基于实测资料,筛选得到了29组下击暴流风速数据,分析了滑动平均时长对下击暴流过程平均风速和脉动风速分解的影响,确定了T=60s的滑动平均周期是分离平均风和残余脉动比较合理的选择;将每个样本平均风速时间历程按照其强度分为爬升段、峰值段、下降段,讨论了不同阶段风特性的差异。(2)统计分析了下击暴流平均风速时程及风速剖面的时变特性,研究了下击暴流的平均风速、平均风向角以及剖面演化规律。结果表明:阵风锋面持续时间与风速大小存在负相关的关系,上升段持时最短,不足峰值段的1/4,也不到下降段的1/3;归一化时程曲线的形状随着高度增加而逐渐趋于平缓;下击暴流实测数据的爬升段、峰值段、下降段归一化风速剖面在最大风速高度以下均与Vicroy以及Oseguera&Bowles经验剖面模型较为吻合;在最大风速高度以上,上升段实测剖面与Wood经验剖面模型比较吻合,峰值段实测剖面与Oseguera&Bowles经验剖面模型比较吻合,下降段则与三个常见经验剖面模型偏差都比较大。(3)研究了下击暴流风速的概率密度分布、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度以及风谱等脉动特性的一般规律。结果表明:下击暴流脉动风速的非高斯特性十分显著,其峰度系数远大于3;顺风向湍流强度剖面随高度在数值上的散布程度呈现出“之”字形趋势,主要分布在0.18～0.25之间;阵风因子与平均风速表现出负相关性,而与湍流强度则呈正相关关系;湍流积分尺度随高度增加而增大,无论是顺风向、横风向还是竖向下降段湍流积分尺度都远小于上升段与峰值段;另外,实测下击暴流功率谱除了在40m高度以下的高频部分与Von Karman谱和Solari谱比较接近之外,其他高度均偏差较大。(4)研究了下击暴流作用下桅杆结构的风致响应,并结合ARMA、ITD、SSI以及一种改进的VMD方法对气象梯度塔的振动模态参数进行识别。研究表明:不同高度梯度塔的加速度响应与雷暴风具有一定的同步性,但梯度塔的最大响应并未发生在最大风速时刻,而是出现在雷暴风的上升段;下击暴流作用下气象梯度塔的加速度响应概率密度分布依旧符合高斯特性;气象梯度塔实测频率与有限元分析结果基本吻合,不同识别方法计算得到的阻尼比离散性较大,平均值处于0.53～2.54%之间,结构第二阶和第五阶阻尼最小,均小于1%。

关键词：下击暴流桅杆结构现场实测风场特性动力响应模态识别

下击暴流风特性及其对高耸桅杆动力作用的实测分析

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建筑结构学报 2023年第3期44卷 157-166页

作者：刘慕广胡家锴余先锋张春生谢壮宁张丽杨易华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 广东省现代土木工程技术重点实验室广东广州510641 深圳市国家气候观象台广东深圳518040

为了研究下击暴流的风场特性及其对高耸结构的动力作用,依据高度356 m的深圳气象观测梯度塔获取了下击暴流风记录及其加速度响应。分析了雷暴风的平均风速、湍流度及脉动风功率谱特性,并进一步研究了下击暴流作用下梯度塔的动力响应特... 详细信息

为了研究下击暴流的风场特性及其对高耸结构的动力作用,依据高度356 m的深圳气象观测梯度塔获取了下击暴流风记录及其加速度响应。分析了雷暴风的平均风速、湍流度及脉动风功率谱特性,并进一步研究了下击暴流作用下梯度塔的动力响应特征。分析结果表明:下击暴流风速剖面形态具有时变性,且不同时刻的风速剖面与目前常用的经验剖面均有一定的差异;雷暴过程湍流强度随高度变化规律性不显著,其脉动风功率谱与von Karman谱和Solari谱较为吻合;下击暴流作用下梯度塔的最大风振响应出现在雷暴过程的上升段而非最大风速时刻,其响应和顺风向风振系数均随高度增加而增大;风振过程中梯度塔多模态参与特征明显,且纤绳振动的影响不可忽略。

关键词：下击暴流桅杆现场实测风场特性动力响应

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基于现场实测的下击暴流风场特性研究

工程力学 2023年

作者：刘慕广胡家锴潘元鹏张春生余先锋谢壮宁华南理工大学土木与交通学院广西路桥工程集团有限公司深圳市国家气候观象台

下击暴流对工程结构具有极大的危害性，为了研究下击暴流的风场特性，基于深圳356m气象梯度塔记录的29组下击暴流事件，统计分析了下击暴流的时变平均风和脉动风特性。结果表明：下击暴流风速爬升段的持续时间最短，峰值段的持续时间最... 详细信息

下击暴流对工程结构具有极大的危害性，为了研究下击暴流的风场特性，基于深圳356m气象梯度塔记录的29组下击暴流事件，统计分析了下击暴流的时变平均风和脉动风特性。结果表明：下击暴流风速爬升段的持续时间最短，峰值段的持续时间最长；下击暴流时变平均风大致有4类形态，其“鼻型”风速廓线主要出现在风速爬升段和峰值段；随高度增加，下击暴流样本的湍流强度均值略有减小，但减小幅度明显小于良态风，标准差则呈先增大而后减小的趋势；湍流积分尺度的均值和标准差均随高度增加而增大，其均值也明显低于良态风；下击暴流样本间功率谱的差异在爬升段最大，峰值段最小，且爬升段风谱与von Karman谱和Solari谱具有较好的一致性。

关键词：下击暴流现场实测风剖面时变平均风脉动风

新一代人工智能驱动下地图学研究的机遇与挑战

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地球信息科学学报 2024年第1期26卷 35-45页

作者：张岸朱俊锴中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能... 详细信息

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能地图制图新领域,形成智能地图制图学。地图学研究有人工智能传统,但是过去受限于人工智能工具的计算能力等原因,并未取得很大的进展。随着进入智能化时代,人与机器都将成为制图与读图的主体。地图内容的产生经历了专家生成内容和用户生成内容的阶段,正在向人工智能生成内容阶段发展。人工智能与地图传输模型的结合衍生出智能地图传输模型,包括制图信息智能获取、智能制图、智能读图、地图信息智能解读4个环节,进而从这4个方面对智能地图的研究进展进行了分析和梳理。研究显示,使用智能化方法解决地图学问题的研究仍然处于起步阶段,人工智能与地图学结合仍存在诸多挑战,包括缺乏训练数据集、模型算法缺乏泛化能力和可解释性等,这些也是未来可以发展的方向。

关键词：生成式人工智能智能地图制图学地理空间智能智能读图智能制图

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分级监督范式指导下的遥感图像超分辨率方法

遥感学报 2024年第7期28卷 1746-1759页

作者：李明锴徐其志北京理工大学机电学院北京100081

超分辨率技术可提升遥感图像空间分辨率,为基于遥感图像的目标检测、场景分类等任务提供更加清晰的数据集,具有广泛的应用价值。然而,现有基于深度学习的超分辨率方法存在监督次数不足的问题,导致超分辨率重建图像中易出现细节损失和伪... 详细信息

超分辨率技术可提升遥感图像空间分辨率,为基于遥感图像的目标检测、场景分类等任务提供更加清晰的数据集,具有广泛的应用价值。然而,现有基于深度学习的超分辨率方法存在监督次数不足的问题,导致超分辨率重建图像中易出现细节损失和伪细节。针对这一问题,本文提出基于分级监督的遥感图像超分辨率方法(MSSR)。首先,提出了一个分级监督网络架构,通过引入多级真值图像作为监督,为超分辨率过程提供充足的图像细节恢复指引,进而减少超分辨率结果中细节损失和伪细节的出现。其次,为了便于构建级数可变、超分辨率倍数可变的分级监督网络,设计了一个轻量化的、超分辨率倍数可灵活调整的同构超分辨率模块(BSRC)。各级BSRC的网络结构基本相同,便于迁移网络权重,缩短训练时间。最后,针对分级网络超分辨率倍数一定时,网络级数及各级分辨率倍数有多种组合方式的问题,对比多种分级方式下的超分辨率结果,给出最佳网络分级方式。此外,构建了一个包含世界各地复杂细节地面场景的遥感图像数据集(RSSRD)。在该数据集和UCMerced、AID两个公开数据集上进行超分辨率实验,实验结果显示本文方法优于现有常用超分辨率方法。

关键词：遥感图像深度学习分级监督超分辨率多尺度特征提取渐进式网络参数共享迁移学习

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电磁阀开度对电控单体泵内部流动特性的影响

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2321-2332页

作者：梁玉秀黎一锴北京理工大学机械与车辆学院北京100081

采用可视化实验验证了三维数值计算模型的有效性,基于验证的仿真模型对不同电磁阀开度电控单体泵的内部空化特性和流通特性进行了计算研究。结果显示,随着压差增大,空化首先出现在节流处,然后出现在下游;流动分离导致节流处产生空化,射... 详细信息

采用可视化实验验证了三维数值计算模型的有效性,基于验证的仿真模型对不同电磁阀开度电控单体泵的内部空化特性和流通特性进行了计算研究。结果显示,随着压差增大,空化首先出现在节流处,然后出现在下游;流动分离导致节流处产生空化,射流的卷吸作用导致下游发生空化;在所有进口压力下,电磁阀开度越大临界空化数越大。节流处的总蒸汽体积分数达到2%时会导致阻塞流动,流量系数减小;在阻塞流动发生前,流量系数随压差变化很小;阻塞流动发生后,节流处空化随压差增强导致速度系数增加,但是面积系数减小更多,从而使流量系数越小;节流处的蒸汽体积达到最大值后,电磁阀开度越大流量系数越小,当开度大于0.10 mm时,流量系数随开度的变化很小。

关键词：电控单体泵电磁阀开度高压空化流通特性

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浅谈口袋公园在海绵城市中的应用与改造

山东化工 2017年第4期46卷 156-157,161页

作者：胡家锴南京市第二十九中学江苏南京210018

城市基础设施是城市发展的载体,是建设现代生态城市的先决条件。近年来,随着城市的快速发展,各地也常出现洪涝、污染、热岛效应等"城市病"。为解决这些问题,为实现中国生态文明的发展及生态城市的建设,海绵城市技术的应用逐步成为我国... 详细信息

城市基础设施是城市发展的载体,是建设现代生态城市的先决条件。近年来,随着城市的快速发展,各地也常出现洪涝、污染、热岛效应等"城市病"。为解决这些问题,为实现中国生态文明的发展及生态城市的建设,海绵城市技术的应用逐步成为我国城市自然式雨洪管控的核心手段。本文介绍了城市口袋公园在海绵城市建设中的应用,并对口袋公园海绵体化进行展望。

关键词：海绵城市口袋公园城市海绵体

高流量鼻导管吸氧在妊娠合并心脏病患者剖宫产中的随机对照研究

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南方医科大学学报 2024年第6期44卷 1040-1047页

作者：胡家祺张建杏南方医科大学附属广东省人民医院//广东省医学科学院麻醉一科广东广州510080

目的探讨高流量鼻导管(HFNC)吸氧在妊娠合并心脏病患者剖宫产中的应用。方法本研究为单中心、单盲、随机临床试验。拟行剖宫产的妊娠合并心脏病患者被随机分为2组:HFNC组接受HFNC疗法(n=27,吸气流量30 L/min,氧浓度40%),传统吸氧(COT... 详细信息

目的探讨高流量鼻导管(HFNC)吸氧在妊娠合并心脏病患者剖宫产中的应用。方法本研究为单中心、单盲、随机临床试验。拟行剖宫产的妊娠合并心脏病患者被随机分为2组:HFNC组接受HFNC疗法(n=27,吸气流量30 L/min,氧浓度40%),传统吸氧(COT)组接受传统氧疗(n=31,通过鼻导管输送,氧流量5L/min)。主要观察指标为母体血氧饱和度下降(SpO20.05)。结论 HFNC疗法显著降低了妊娠合并心脏病患者围手术期母体血氧饱和度下降的发生率,并且对母体或胎儿的短期临床结果没有不良影响。

关键词：传统氧疗高流量鼻导管吸氧母体血氧饱和度下降术后白细胞增高妊娠合并心脏病

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消费需求与产业结构转型:基于中国家庭消费数据的微观经验研究

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浙江社会科学 2024年第7期 4-17,155页

作者：瞿锴浙江大学经济学院杭州310058

本文基于多部门增长模型和中国城镇住户调查数据估计消费者的偏好特征并分析消费需求影响中国产业结构转型的逻辑。研究表明,样本期内中国消费者的收入每增加1%,农产品、工业产品和服务业产品的需求量各增加约0.51%、1.11%和1.31%。相... 详细信息

本文基于多部门增长模型和中国城镇住户调查数据估计消费者的偏好特征并分析消费需求影响中国产业结构转型的逻辑。研究表明,样本期内中国消费者的收入每增加1%,农产品、工业产品和服务业产品的需求量各增加约0.51%、1.11%和1.31%。相比于服务业产品,消费者对农产品的低偏好更为明显,这对中国产业结构转型有重要影响。反事实实验表明,1978—2018年需求侧因素(家庭消费)对中国产业结构转型的贡献比例大约为80%。最后,基于理论模型,本文探讨了消费需求对中国数字产业发展的作用。

关键词：产业结构转型消费需求收入弹性