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Analysis of wind pressure characteristics of typical agricultural greenhouse buildings on tropical islands

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Advances in Aerodynamics 2024年第1期6卷 22-42页

作者： Bin Huang Jinke liu zhengnong li Wenxiang Wang Xiangjun Wang Xijie liu Tianyin Xiao School of Civil Engineering and Architecture Hainan University Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency of the Ministry of Education Hunan University College of Electrical Energy and Power Engineering Yangzhou University

Existing studies about wind pressure on agricultural greenhouse buildings concentrate on the mean wind pressure while ignoring the systematic research on fluctuating wind pressure characteristics and the influence of roof shape on the wind pressure characteristics, which are closely associated with the wind-induced damage mechanism. In this study, two typical agricultural greenhouse buildings on tropical islands are selected as prototypes to conduct pressure measurement experiments in the wind tunnel. Based on the wind pressure time series for the two greenhouses, the mean and fluctuating wind pressure distribution pattern and the localized high-pressure generation mechanism are analyzed. Then, the shape coefficient of the two greenhouses is compared in depth to the standards from four countries. Besides, wind pressure non-Gaussian determination criteria for agricultural greenhouse buildings considering the roof shape and wind directions are proposed. Lastly, the differences in wind pressure spectra on the roofs and walls of the two greenhouses are summarized. The results indicate the roof shape has a significant influence on the wind pressure characteristics. Compared with the pitched roof, the vaulted roof will increase the suction effect on the windward front zone and the middle area, mitigate the suction impact on the leeward roof, and weaken the wind pressure non-Gaussian characteristics. The experimental shape coefficient of the pitched-roof greenhouse is basically consistent with the standard from the U.S., while that of the vaulted-roof greenhouse has some deviation from the existing standards. The results provide a theoretical basis for the wind-resistant design of agricultural greenhouse buildings on tropical islands.

关键词： Agricultural greenhouse building Tropical island Wind load shape coefficient Wind pressure characteristic Wind pressure spectrum Wind tunnel test

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高层建筑原型实测测点优化布置方法研究

振动与冲击 2017年第23期36卷 137-143页

作者：李正农朱爱民湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082

通过应用运筹图论中求P-重心的方法,重点研究高层建筑风致响应实测时的测点优化布置问题。具体操作是提取所监测高层建筑在风荷载作用下的数据进行处理,将高层建筑简化为层模型,再将该模型转为图论中研究的网络图,计算图中的顶点权重、... 详细信息

通过应用运筹图论中求P-重心的方法,重点研究高层建筑风致响应实测时的测点优化布置问题。具体操作是提取所监测高层建筑在风荷载作用下的数据进行处理,将高层建筑简化为层模型,再将该模型转为图论中研究的网络图,计算图中的顶点权重、边值以及权距离矩阵,最后利用求P-重心问题下界的算法得到重心,对所得重心分析确定测点。同时通过一个高层建筑动态响应的实例具体说明该方法,在优化布置后得到新的响应信息,算出此时结构适应度函数值并与结构适应度函数的最优值进行比较,发现两者相差很小,说明应用这种方法得到的结构风致响应数据具有相当高的精度,很好的解决了测点优化布置问题。

关键词：高层建筑测点布置优化图论

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高层建筑结构测点优化布置方法的研究

世界地震工程 2017年第2期33卷 80-88页

作者：李正农陈奋湖南大学建筑安全与节能教育部重点试验室湖南长沙410082

对高层建筑结构测点优化布置方法进行了研究,综合采用有效独立法和遗传算法进行了测点的优化布置。首先,采用有效独立法进行测点初步筛选,得到候选测点群;其次,利用遗传算法以基于振型相似度的适应度函数进行测点方案确定,并通过实际某... 详细信息

对高层建筑结构测点优化布置方法进行了研究,综合采用有效独立法和遗传算法进行了测点的优化布置。首先,采用有效独立法进行测点初步筛选,得到候选测点群;其次,利用遗传算法以基于振型相似度的适应度函数进行测点方案确定,并通过实际某高层结构模态测试的测点优化实例说明了具体的方法;然后,将方法得出的计算结果与单独利用有效独立法的计算结果进行对比,并对不同测点数的布点方案进行计算,结果表明:算法能在较少的遗传代数内得到优良的测点布置结果,有效的提高了优化布置测点的效率。

关键词：高层建筑测点优化有效独立法自适应的遗传算法

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非同步采样的高层建筑模态识别

自然灾害学报 2019年第5期28卷 48-58页

作者：李正农林强湖南大学建筑安全与节能教育部重点试验室

鉴于结构模态识别对采样时间同步性的高要求,本文提出了一种在环境激励下利用同步性未知的脉动响应信号来识别结构模态的新方法。该方法首先对非同步采样下某高层建筑多个楼层的振动加速度时程信号进行插值和滤波处理,并利用相关系数完... 详细信息

鉴于结构模态识别对采样时间同步性的高要求,本文提出了一种在环境激励下利用同步性未知的脉动响应信号来识别结构模态的新方法。该方法首先对非同步采样下某高层建筑多个楼层的振动加速度时程信号进行插值和滤波处理,并利用相关系数完成了参考楼层与移动测量楼层加速度时程信号间的校准,纠正了不同楼层之间加速度的时间差异。结果表明同步后的加速度时程能够识别高层建筑振动的前3阶振型与自振频率,且该振型满足正交性要求,证明了该方法在结构模态研究中的适用性和有效性。

关键词：移动测点法非同步采样时间同步相关系数模态识别

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大型干式煤气柜的结构动力特性解析

天然气工业 2015年第12期35卷 91-97页

作者：李正农李兵李星程杰吴涛湖南大学建筑安全与节能教育部重点试验室重庆赛迪冶装备系统集成工程技术研究中心有限公司

煤气柜是煤气输送管网中被广泛应用的一种储气设备,其空间结构一般为高耸薄壁结构,对于地震及强风等动荷载较为敏感。为了保证煤气柜的安全,需对其进行抗震、抗风设计,而其前提则是必须了解煤气柜的结构动力特性。为此,应用现场实测和... 详细信息

煤气柜是煤气输送管网中被广泛应用的一种储气设备,其空间结构一般为高耸薄壁结构,对于地震及强风等动荷载较为敏感。为了保证煤气柜的安全,需对其进行抗震、抗风设计,而其前提则是必须了解煤气柜的结构动力特性。为此,应用现场实测和有限元分析方法对某300 000 m^3大型圆筒干式煤气柜的动力特性进行了研究。首先,在自然环境激励下进行了煤气柜加速度响应的现场实测,并对煤气柜的结构进行了动力特性参数识别,得到煤气柜活塞位于3/8柜体高度工况下的结构动力特性参数。其次,考虑到煤气柜柜体与柜顶的不同连接形式,建立了两种有限元分析模型,即有盖模型和无盖模型,分别对煤气柜结构动力特性参数进行了计算与分析。最后,将两种有限元模型计算得到的结果与现场实测结果进行了对比分析。结果表明,应用无盖模型计算得到的结构动力特性与现场实测结果更为吻合。该研究成果可为类似结构煤气柜的抗震、抗风设计提供参考。

关键词：煤气柜抗震抗风现场实测活塞有限元分析动力特性无盖模型

基于大涡模拟的平屋顶槽式聚光器组风压分布研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第11期50卷 204-215页

作者：邹琼刘毅超李正农湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

通过大涡模拟对屋顶槽式聚光器组的风压分布规律展开研究,并将数值模拟结果和风洞试验结果进行对比,验证了大涡模拟结果的准确性.对9个平屋顶聚光器组成的镜群在0°仰角工况下的风压分布进行模拟,得到平屋顶聚光器组在不同风向角下的最... 详细信息

通过大涡模拟对屋顶槽式聚光器组的风压分布规律展开研究,并将数值模拟结果和风洞试验结果进行对比,验证了大涡模拟结果的准确性.对9个平屋顶聚光器组成的镜群在0°仰角工况下的风压分布进行模拟,得到平屋顶聚光器组在不同风向角下的最不利位置及其风压系数的分布规律.结果表明,正风向下,屋顶靠近来流风上游的一排聚光镜承受了绝大部分的风荷载,中间及后排的聚光镜风压系数为前排的8.75%;斜风向下,后排聚光镜的最大风压系数为前排聚光镜的17.6%;屋顶的角落位置为聚光器组的最不利位置,所得结论可为平屋顶槽式聚光器的群组结构抗风设计提供理论依据.

关键词：槽式聚光器屋顶大涡模拟风压系数风洞试验

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不同风场下低矮房屋风压的分形特性研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第12期44卷 38-43页

作者：李正农胡耀耀邱敏湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

为了研究不同风场下低矮房屋墙面的风压分形特性,利用分形理论分析风洞中A,B,C类风场下低矮房屋墙面的风压盒维数,对比分析了风压变异系数、风压系数功率谱与风压盒维数的关系.结果表明:风场类别的变化会引起风压盒维数的变化,背风面之... 详细信息

为了研究不同风场下低矮房屋墙面的风压分形特性,利用分形理论分析风洞中A,B,C类风场下低矮房屋墙面的风压盒维数,对比分析了风压变异系数、风压系数功率谱与风压盒维数的关系.结果表明:风场类别的变化会引起风压盒维数的变化,背风面之外的3墙面风压变异系数的增大使得风压自相似性减小,风压盒维数减小;背风面风压时程的变化主要由漩涡脱落控制,风压自相似性相对更大,风压盒维数更大;风压系数功率谱的能量相对越集中,则风压时程的自相似性越大,风压盒维数也越大.

关键词：风洞低矮房屋风压分形理论盒维数

基于MIDAS/Gen的槽式聚光器结构模态分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2017年第11期44卷 1-10页

作者：李正农李廉洁吴红华湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南省电网工程公司湖南衡阳421000

针对槽式聚光器结构优化问题,根据张家港试验基地槽式聚光器实体装置,基于MIDAS/Gen建立槽式聚光器三维有限元模型,采用Lanczos模态计算方法,进行各角度工况下模态分析,得到槽式聚光器在不同工况下的结构模态特征.对槽式聚光器装置进行... 详细信息

针对槽式聚光器结构优化问题,根据张家港试验基地槽式聚光器实体装置,基于MIDAS/Gen建立槽式聚光器三维有限元模型,采用Lanczos模态计算方法,进行各角度工况下模态分析,得到槽式聚光器在不同工况下的结构模态特征.对槽式聚光器装置进行动力特性测试,测点布置在结构的多个位置,传感器主要布置在聚光镜的镜面中心位置.现场实测过程中选用优泰公司的软件和设备——动态信号采集系统、传感器以及采集仪等试验设备和装置,获取各测点的有效数据,通过优泰软件对原始数据进行处理,得到槽式聚光器装置的动力特性.将数值计算结果与原型实测结果进行对比验证,验证结果表明:本文建立的槽式聚光器三维有限元模型能够较好地模拟现有槽式聚光器结构,能够用于槽式聚光器的静态分析及结构优化分析研究,可以为进一步提高槽式聚光镜组的聚光效果和降低成本提供参考.

关键词：槽式聚光器模态分析有限元方法 MIDAS/Gen

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基于超级计算的大规模定日镜群风压分布研究

太阳能学报 2021年第5期42卷 309-316页

作者：李正农朱春燕建筑安全与节能教育部重点试验室(湖南大学) 长沙410082

通过Fluent 17.0软件对单体定日镜进行数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证模拟方法的可靠性,继而建立镜群的数值模拟模型,基于国家超级计算长沙中心,应用超级计算技术,采用大涡模拟对定日镜群镜面仰角为45°时的工作情... 详细信息

通过Fluent 17.0软件对单体定日镜进行数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证模拟方法的可靠性,继而建立镜群的数值模拟模型,基于国家超级计算长沙中心,应用超级计算技术,采用大涡模拟对定日镜群镜面仰角为45°时的工作情况进行模拟,得到大气边界层中镜群代表位置定日镜在不同来流风向条件下平均风压系数的分布规律。计算结果表明,流场方向的改变对镜群镜面的风压分布影响较大,45°和135°风向角为最不利流场方位角,镜群四周边缘位置为群镜最不利受力位置,研究结果可为热发电站中实际设计提供理论依据。

关键词：塔式太阳能热发电平均风压系数定日镜群超级计算 Fluent 17.0