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不同厚宽比矩形截面柱体涡激振动的数值研究

振动与冲击 2024年第10期43卷 73-81页

作者：祝瑜哲陈伏彬长沙理工大学土木工程学院长沙410114

厚宽比的变化将导致矩形截面柱体周边流场的变化,进而影响结构气动性能及其涡激振动响应。基于Fluent软件平台,以雷诺数22 000的二维矩形截面柱体为对象,结合重叠网格技术与四阶龙格-库塔法,研究了厚宽比对其涡激振动的影响,从流场角度... 详细信息

厚宽比的变化将导致矩形截面柱体周边流场的变化,进而影响结构气动性能及其涡激振动响应。基于Fluent软件平台,以雷诺数22 000的二维矩形截面柱体为对象,结合重叠网格技术与四阶龙格-库塔法,研究了厚宽比对其涡激振动的影响,从流场角度进行了影响机理分析。首先,选择厚宽比D/B=0.25的矩形截面,将计算结果与相关文献试验与模拟对比,验证了模拟方法及参数设置的有效性;然后,从气动力系数统计值及自谱、流向与横风向振幅变化以及相位转变等角度,对比分析了厚宽比对结构涡激振动响应的影响;最后,从瞬态流场的角度,分析了不同折减风速对柱体尾涡脱落的影响。结果表明,在柱体截面面积不变时,较小厚宽比柱体的涡振响应极为微弱,气动性能也明显低于大厚宽比柱体,大厚宽比柱体的气动性能及涡振响应高于标准方柱,振幅也会在较低折减风速下发生突变,但会在较高折减风速下达到振幅峰值。比起圆柱等结构,分离角固定的矩形柱体的尾涡脱落模式对折减风速的变化并不敏感,这一特征在大厚宽比方柱上表现更为明显。

关键词：数值模拟厚宽比涡激振动折减风速振幅比瞬态流场

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大开洞对高层建筑风效应的影响研究

湖南大学学报（自然科学版） 2015年第3期42卷 84-88页

作者：陈伏彬李秋胜长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 香港城市大学土木及建筑工程系.香港999077

在大气边界层风洞中开展了在0.5 H和0.85 H高度设置洞口的高层建筑刚性模型测力试验,获得不同洞口尺寸、高度、位置以及数量时的高层建筑风致基底反力.从基底弯矩系数和基底一阶广义气动力谱研究了不同洞口设置对高层建筑风效应的影响.... 详细信息

在大气边界层风洞中开展了在0.5 H和0.85 H高度设置洞口的高层建筑刚性模型测力试验,获得不同洞口尺寸、高度、位置以及数量时的高层建筑风致基底反力.从基底弯矩系数和基底一阶广义气动力谱研究了不同洞口设置对高层建筑风效应的影响.研究结果表明:1)顺风向开洞能有效地降低顺风向基底平均弯矩,并且上部开洞效果优于下部开洞,开洞率越大效果越明显;横向基底平均弯矩比较小,大开洞提高基底横向平均弯矩,小开洞则相反;开洞对横风向与顺风向的基底脉动弯矩都有较大影响.2)不管是大开洞还是小开洞,在折算频率约为0.12位置处,均出现了与旋涡脱落频率相近的窄带峰值,且不同工况下,低频段的功率谱值差异略大于高频段.

关键词：开洞高层建筑风效应风洞试验高频测力天平

基于超越阈值概率的城市综合体行人高度风环境试验研究

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工程力学 2015年第10期32卷 169-176页

作者：陈伏彬李秋胜吴立长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082 香港城市大学建筑学及土木工程学系香港999077 珠海十字门中央商务区建设控股有限公司珠海519000

该文以某城市综合体为研究对象,在风洞中开展了大尺度建筑和密集建筑群对行人高度风环境影响的试验研究。基于阵风等效平均风速与项目区域的气候条件,给出了采用基于超越阈值概率的4种评价标准的评估结果。结果表明:对于坐,Force Techno... 详细信息

该文以某城市综合体为研究对象,在风洞中开展了大尺度建筑和密集建筑群对行人高度风环境影响的试验研究。基于阵风等效平均风速与项目区域的气候条件,给出了采用基于超越阈值概率的4种评价标准的评估结果。结果表明:对于坐,Force Technology-DMI标准最为严格;对于站,Isyumov and Davenport标准最为严格;对于行走,Michael J Soligo标准最为严格;针对不同的人类活动,UWO标准最为宽松。

关键词：城市综合体行人高度风环境超越概率风洞试验威布尔分布

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大跨屋盖结构风荷载特性的试验研究

湖南大学学报(自然科学版) 2009年第8期36卷 12-17页

作者：李秋胜陈伏彬傅继阳谢壮宁湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室香港城市大学建筑系暨南大学土木工程系汕头大学土木工程系

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行风压分布风洞试验.得到了平均风压系数、极小风压系数的等值线图,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压和脉动风压分布特性、相干特性以及相关系数.研究... 详细信息

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行风压分布风洞试验.得到了平均风压系数、极小风压系数的等值线图,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压和脉动风压分布特性、相干特性以及相关系数.研究结果表明:负风压主要发生在迎风角区,但在下风向会出现正压力;脉动风压相干性随着频率与距离的增大而减小.

关键词：大跨屋盖风洞试验风载分布风压测量

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大跨度复杂屋盖结构风荷载的大涡模拟

土木工程学报 2011年第1期44卷 1-10页

作者：卢春玲李秋胜黄生洪陈伏彬傅学怡郭明湖南大学湖南长沙410082 香港城市大学香港100013 中国科学技术大学安徽合肥230026 深圳大学建筑设计院广东深圳518060 中铁第四勘察设计院湖北武汉430063

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(Discretizing and Synthesizing Random Flow Generation)[1]模拟风场实际的湍流边界条件,采用一种新的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的亚格子模型[2],基于Linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,对深圳新火车站进行了数值风洞模拟。并将屋盖的平均风压、脉动风压计算结果与风洞试验数据进行了比较,表明数值模拟很好地反映了大跨度屋盖表面风压的分布情况,由其得到的风压系数与风洞试验数据有较好的吻合。表明本文的DSRFG方法以及新的大涡模拟亚格子模型的数值模拟技术是一种很好的预测大型、复杂结构表面风荷载的有效方法。并为进一步发展在复杂湍流环境下大跨度屋盖结构的风荷载数值风洞技术提供参考。

关键词：火车站大跨度屋盖数值模拟大涡模拟风荷载

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近海山地台风风场特性实测研究

工程力学 2021年第8期38卷 33-41页

作者：陈伏彬翁兰溪肖雁李秋胜长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司福建福州350000 香港城市大学建筑与土木工程系中国香港999077

基于2017年台风"海棠"和台风"纳沙"登陆近海山地时的实测数据,选取10 min平均风速≥10 m/s的强风样本,研究了平均风速、湍流度、阵风因子和地面粗糙度指数的变化规律,并分析了不同风速区间的风剖面和湍流剖面的变化规律。结果表明:台风... 详细信息

基于2017年台风"海棠"和台风"纳沙"登陆近海山地时的实测数据,选取10 min平均风速≥10 m/s的强风样本,研究了平均风速、湍流度、阵风因子和地面粗糙度指数的变化规律,并分析了不同风速区间的风剖面和湍流剖面的变化规律。结果表明:台风登陆过程中风速时程呈双"M"型四峰分布,平均风向发生了260°的转变,10 m高度处湍流强度在0.15~0.34波动,并随地貌粗度指数增大有增大的趋势。实测得到风剖面和湍流剖面与规范GB 50009-2012进行了对比,不同高度处的平均风速变化符合指数率的变化趋势;两个测风塔实测得到台风风场的风剖面指数α均值为0.15和0.14大于季风风场的风剖面指数,接近GB 50009-2012中B类地貌规定值,但台风风场中的湍流强度剖面参数要大于GB 50009-2012中B类地貌规定参数值,该文结果可为近海山区工程结构抗台风设计提供参考。

关键词：台风湍流度平均风剖面湍流剖面实测

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大跨平屋盖风荷载特性及风压预测研究

振动与冲击 2021年第3期40卷 226-232页

作者：陈伏彬唐宾芳蔡虬瑞李秋胜长沙理工大学土木工程学院长沙410114 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司长沙410007 香港城市大学建筑与土木工程系香港999077

在大气边界层风洞中开展了大跨平屋盖结构刚性模型试验,获得了屋盖表面测点的风压时程,分析了典型风向下屋盖表面平均风压与脉动风压特性。结合本征正交分解技术(POD)与BP神经网络法,提出了一种可用于大跨结构进行空间插值的机器学习法... 详细信息

在大气边界层风洞中开展了大跨平屋盖结构刚性模型试验,获得了屋盖表面测点的风压时程,分析了典型风向下屋盖表面平均风压与脉动风压特性。结合本征正交分解技术(POD)与BP神经网络法,提出了一种可用于大跨结构进行空间插值的机器学习法—POD-BPNN法,实现了对风压的高效预测。预测的平均风压系数、脉动风压系数、脉动风压的时域与频域特性均与风洞试验值相吻合。表明运用POD-BPNN方法预测大跨结构表面风压是可行的。

关键词：大跨平屋盖平均风压脉动风压本征正交分解法 BP神经网络

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超高层建筑的风荷载及风能发电应用研究

土木工程学报 2011年第7期44卷 29-36页

作者：李秋胜李永贵陈伏彬赵松林朱楚南湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 香港城市大学广州市设计院广东广州510620 中国烟草总公司广东省公司广东广州510620

珠江城商务写字楼高309.6m,在大楼中上部安装有4个风能发电机进行风能发电,风荷载是该超高层建筑的控制荷载。对该建筑进行了大比例尺(1∶150)模型的风洞试验,根据试验结果计算了该结构的基底等效风荷载,分析了吸风口附近和各立面风压... 详细信息

珠江城商务写字楼高309.6m,在大楼中上部安装有4个风能发电机进行风能发电,风荷载是该超高层建筑的控制荷载。对该建筑进行了大比例尺(1∶150)模型的风洞试验,根据试验结果计算了该结构的基底等效风荷载,分析了吸风口附近和各立面风压分布的特点、吸风口内风速放大的特点以及高层建筑中应用风能发电的可行性,并将基底等效风荷载与小比例尺模型的风洞试验结果进行了对比。结果表明:根据不同比例尺模型的风洞试验结果计算的基底等效风荷载会有所不同;在超高层建筑中开设吸风口应用风能发电,对减少结构总体风荷载是有益的,但风机运行时,吸风口内测点极小值风压比无风机时最大增加65%。在超高层建筑中应用风能发电是一种开创性的策略,在超高层建筑中可获得比10m高度处大29.5倍的风能,但要充分利用高层建筑进行风能发电需进行深入研究。

关键词：超高层建筑风荷载风能发电风洞试验结构安全

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大跨屋盖风荷载的频域特性试验研究

振动与冲击 2012年第5期31卷 111-117页

作者：陈伏彬李秋胜傅继阳谢壮宁长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082 香港城市大学建筑系暨南大学土木工程系广州510006 汕头大学土木工程系广东汕头515063

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行测压试验,获得了测点的在36个风向角下的风荷载。对风荷载的功率谱、相关系数、相干函数进行了细致分析,讨论了风场对脉动风压频域特性的影响。得出一些结论:脉动... 详细信息

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行测压试验,获得了测点的在36个风向角下的风荷载。对风荷载的功率谱、相关系数、相干函数进行了细致分析,讨论了风场对脉动风压频域特性的影响。得出一些结论:脉动风压功率谱表现很强的漩涡脱落特征,其斯脱罗哈数约为0.295;测点风压相关系数横风向强于顺风向,均随着测点间距的增大而减小,并且边缘区域测点的相关性高于中间区域测点;测点风压的相干系数随着测点距离的增大而减小,且顺风向高于横风向。

关键词：大跨屋盖风洞试验功率谱相关系数相干函数