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周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 57-66页

作者：苏国征孙丹王志李玉王文徐梅鹏沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航空发动机集团有限公司中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封... 详细信息

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封严环气弹稳定性的影响规律,分析了气动功在齿腔不同区域分布特性,揭示了周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响机理。研究表明,周向进气畸变可改变气动阻尼比,对篦齿封严环气弹稳定性影响较大。非对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先降低后增加再降低。对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先增加后降低,相对于非对称进气畸变,对称进气方式对气弹稳定状态影响较小。篦齿封严环在发生气弹失稳时,周向进气畸变对气动功影响最大的区域位于首级篦齿迎风区域,是流场周向压力均匀性最差的区域,周向进气畸变的影响随相对距离增加而降低;篦齿封严环所有齿腔底部的总气动功受周向进气畸变影响较大,在进行结构设计时可改变齿腔底部尺寸、形状等,以降低周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响。

关键词：篦齿封严环气弹稳定性周向进气畸变气动阻尼比能量法

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强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比研究

工程力学 2010年第10期27卷 96-103页

作者：吴海洋梁枢果陈政清彭晓辉武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 中南电力设计院湖北武汉430071 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

该文设计了一种质量和结构阻尼比可调的底部弹性支撑刚性体的双向摆式气弹模型,并通过气弹模型风洞试验获得模型顶部加速度响应时程。运用改进的随机减量技术,识别了湍流场中强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比。分析了风场类别、结... 详细信息

该文设计了一种质量和结构阻尼比可调的底部弹性支撑刚性体的双向摆式气弹模型,并通过气弹模型风洞试验获得模型顶部加速度响应时程。运用改进的随机减量技术,识别了湍流场中强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比。分析了风场类别、结构阻尼比、均匀当量质量以及模型高宽比对横风向气动阻尼比随折算风速变化规律的影响。最后提出了横风向气动阻尼比的经验公式,并将引入气动阻尼比后的横风向响应计算值与气弹模型风洞试验测量值比较,证明了该气动阻尼比经验公式的正确性和实用性。

关键词：高层建筑风洞试验气弹模型横风向气动阻尼比

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不同台风下高层建筑气动阻尼比综合对比分析

振动与冲击 2018年第21期37卷 100-107页

作者：张传雄李正农史文海潘月月王澈泉王艳茹温州大学瓯江学院建工学院浙江温州325035 湖南大学土木工程学院长沙410082 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

基于浙江温州市区某方形高层建筑在不同台风下原型实测数据,应用单输入多输出的ERA-NExT理论方法,对影响气动阻尼比的诸多因素进行综合对比分析研究。结果表明:随着平均风速的增加,速度、加速度均方根也沿着幂函数增加;在小折减风速范围... 详细信息

基于浙江温州市区某方形高层建筑在不同台风下原型实测数据,应用单输入多输出的ERA-NExT理论方法,对影响气动阻尼比的诸多因素进行综合对比分析研究。结果表明:随着平均风速的增加,速度、加速度均方根也沿着幂函数增加;在小折减风速范围内(小于1. 0),气动阻尼比与折减风速、加速度(速度)均方根与幅值比值的关系也不是纯粹单调的,而是分区间增减变化,虽然四个台风的区间范围稍有不同,但变化规律却比较相似,而且其曲线数值大小的排列与风向角大小具相关性; X,Y向气动阻尼比与结构加速度功率谱幅值的关系具有相似规律。

关键词：高层建筑气动阻尼比原型实测模态参数折减风速

超高层建筑横风向气动阻尼比简化估算方法研究

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工程力学 2017年第1期34卷 145-153页

作者：王磊梁枢果张振华王述良邹良浩汤怀强河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

通过3种高宽比、3种粗糙度流场、多种质量-阻尼参数的多自由度气弹模型风洞试验,分析了折算风速、风场粗糙度、高宽比、结构质量、结构阻尼比和涡振位移等因素对横风向气动阻尼比的影响。分析表明,正气动阻尼比与结构阻尼比负相关,而负... 详细信息

通过3种高宽比、3种粗糙度流场、多种质量-阻尼参数的多自由度气弹模型风洞试验,分析了折算风速、风场粗糙度、高宽比、结构质量、结构阻尼比和涡振位移等因素对横风向气动阻尼比的影响。分析表明,正气动阻尼比与结构阻尼比负相关,而负气动阻尼比绝对值与结构阻尼比正相关,结构质量与气动阻尼比绝对值负相关,风场越粗糙或模型高宽比越小负气动阻尼比越不显著。整体来看,气动阻尼比本身不足以评价气弹响应的显著程度,以气动阻尼比本身作为经验公式的拟合对象有很大局限性。最后提出了协调气动阻尼比的概念,在此基础上建立了改进的气动阻尼比经验拟合公式,该拟合公式考虑了以上各因素对气动阻尼比的影响,为气动阻尼比的估算方法提供了新的思路。

关键词：超高层建筑多自由度气弹模型气动阻尼比协调气动阻尼比涡致振动

台风作用下某高层建筑结构气动阻尼比的实测分析

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世界地震工程 2017年第1期33卷 292-300页

作者：张传雄李正农史文海潘月月王澈泉王忠泽湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 温州大学瓯江学院浙江温州325035 温州大学建工学院浙江温州325035 宏光建设有限公司浙江温州325000

在台风"灿鸿"、"杜鹃"影响期间,对温州某矩形截面高层建筑进行了现场实测,得到其顶层的风速、风向及多个楼层的加速度响应数据。将加速度数据经EMD处理,应用ERA、ERA-NEx T及AR三种方法,对建筑结构的模态参数与气动阻尼动力特性进行了... 详细信息

在台风"灿鸿"、"杜鹃"影响期间,对温州某矩形截面高层建筑进行了现场实测,得到其顶层的风速、风向及多个楼层的加速度响应数据。将加速度数据经EMD处理,应用ERA、ERA-NEx T及AR三种方法,对建筑结构的模态参数与气动阻尼动力特性进行了计算分析,结果表明:ERA、ERANEx T和AR这3种方法得出的频率值及振型都非常接近,频率差值不超过2%,即均可以用计算频率及分析判断振型;但振型阻尼比结果却不同,除一阶振型的比较接近外,其它各阶的数值都有一定程度偏差;在一定频率段的振型结构阻尼比拟合曲线中,柯西(Caughey)阻尼模型(b=2时)与Sergio Lagomarsino经验曲线最为接近;一阶振型气动阻尼比均为负值,且随着风速的增大,其值有减小的趋势,其中ERA、AR方法的斜率较为相似,而ERA-NEx T方法的下降速率较为平缓。

关键词：高层建筑现场实测结构模态参数风场特性气动阻尼比

偏转风场下方形截面超高层建筑风致响应与气弹效应研究

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建筑结构学报 2022年第12期43卷 20-30页

作者：唐龙飞刘昭郑朝荣武岳哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 中国建筑第二工程局有限公司北京100071 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

超高层建筑具有轻质高柔的特点,强风作用下其气弹效应明显;且水平风向角沿高度偏转,导致超高层建筑的风荷载和风致响应与不考虑风向偏转时有明显不同。为此,完成了风向偏转角为25°的偏转风场及其无偏等效风场下一方形截面千米级超高层... 详细信息

超高层建筑具有轻质高柔的特点,强风作用下其气弹效应明显;且水平风向角沿高度偏转,导致超高层建筑的风荷载和风致响应与不考虑风向偏转时有明显不同。为此,完成了风向偏转角为25°的偏转风场及其无偏等效风场下一方形截面千米级超高层建筑的气弹模型试验,基于试验所得的模型顶点加速度时程,结合Hilbert-Huang变换方法和改进的随机减量法识别了气动阻尼比,对比分析了风向角、折减风速和有无风向偏转对气动阻尼比、极值加速度、涡激共振临界风速和锁定区的影响规律,探究了偏转风作用下千米级超高层建筑的风致响应、气弹效应和涡激振动等特性。研究结果表明:风向角对气动阻尼比和极值加速度影响较大,会显著改变其变化规律和涡激共振临界风速;基于频域分析所得的涡激共振临界风速小于由气动阻尼比或极值加速度确定的涡激共振临界风速,表明后者所反映的涡激共振特性具有滞后性,将导致结构不安全;相比无偏等效风作用,偏转风作用下水平向气动阻尼比较大,结构的顶点极值加速度较小,角部极值加速度的最大降幅可达38.3%。

关键词：超高层建筑偏转风气弹模型试验风致响应气动阻尼比锁定区

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Noor Ⅲ光热电站吸热塔气动阻尼研究

振动与冲击 2018年第21期37卷 177-183页

作者：黄景辉李寿英刘敏陈政清回忆李红星湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410082 西北电力设计研究院西安710000

以位于非洲摩洛哥的Noor Ⅲ光热电站吸热塔为工程背景。加拿大西安大略大学风洞实验室的试验表明该吸热塔在设计风速下的位移值超过规范值的40%,该结构的涡振临界风速小于设计风速,且涡振区横风向响应起控制作用。据此,在已有光热电站... 详细信息

以位于非洲摩洛哥的Noor Ⅲ光热电站吸热塔为工程背景。加拿大西安大略大学风洞实验室的试验表明该吸热塔在设计风速下的位移值超过规范值的40%,该结构的涡振临界风速小于设计风速,且涡振区横风向响应起控制作用。据此,在已有光热电站吸热塔气弹模型的基础上进行了风洞试验;在不同结构阻尼比下采集了15 min的模型顶部加速度时程;运用随机减量法和广义卡尔曼滤波法得到气动阻尼比。结果表明:两种方法识别的气动阻尼比吻合较好;在不同加速度幅值处识别的总阻尼比具有随加速度幅值的增大先增大后减小的规律;根据ASCE/SEI7-10,在重现周期为50年,C类地貌条件下,风速6. 5 m/s时识别的气动阻尼比为负的最小。这些规律为涡振区横风向响应起控制作用的现象提供了合理的解释。

关键词：高耸结构涡振气动阻尼比随机减量法广义卡尔曼滤波法

基于实测数据的某高层建筑结构动力参数和气动阻尼识别

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振动与冲击 2017年第10期36卷 31-37,83页

作者：黄铭枫吴承卉徐卿张凤亮楼文娟浙江大学建筑工程学院结构工程研究所杭州310058 同济大学土木工程学院结构与防灾研究所上海200092

根据在北冕台风及汶川远震作用下某270 m高大楼顶层实测得到的加速度响应数据,对该高楼的结构动力参数和气动阻尼进行了识别。采用两种方法识别得到了该大楼的模态振动频率和阻尼比参数。一是经验模态分解(EMD)结合随机减量法(RDT)及希... 详细信息

根据在北冕台风及汶川远震作用下某270 m高大楼顶层实测得到的加速度响应数据,对该高楼的结构动力参数和气动阻尼进行了识别。采用两种方法识别得到了该大楼的模态振动频率和阻尼比参数。一是经验模态分解(EMD)结合随机减量法(RDT)及希尔伯特黄变换法(简称EMD+RDT),另外采用了基于贝叶斯理论和快速傅里叶变换的识别方法。利用EMD+RDT法,还得到了阻尼比随加速度幅值的变化规律。两种方法识别得到了非常一致的模态振动频率结果。然而,在台风作用和地震作用下所识别的大楼阻尼比特性却表现出明显不同的特性和规律,这种不同主要是由于在台风作用下的建筑物阻尼包含了气动阻尼成分。如果把地震作用下识别得到的该高楼阻尼比作为结构阻尼比,台风条件下识别得出的阻尼比为总阻尼比,则二者相减可以作为该楼气动阻尼比的估计。

关键词：高层建筑现场实测加速度响应自振频率阻尼比气动阻尼比

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深圳京基金融中心横风向气动阻尼试验研究

建筑结构学报 2013年第12期34卷 142-148页

作者：李小康谢壮宁王湛华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641

针对439m的深圳京基金融中心（KFT）工程，采用气动弹性模型技术研究其横风向气动阻尼特性。根据工程地址的100a重现期风速、缩尺比例以及前期刚体模型同步测压所得到结构风敏感风向（东西向）的广义力功率谱密度特征确定气弹模型试验... 详细信息

针对439m的深圳京基金融中心（KFT）工程，采用气动弹性模型技术研究其横风向气动阻尼特性。根据工程地址的100a重现期风速、缩尺比例以及前期刚体模型同步测压所得到结构风敏感风向（东西向）的广义力功率谱密度特征确定气弹模型试验的风速范围，通过风洞试验获取不同风速下气动弹性模型敏感风向的顶部加速度响应数据，应用随机减量技术计算分析横风向气动阻尼随折算风速的变化规律，试验考虑结构模态阻尼对气动阻尼的影响。结果表明：在折算风速为4～14的范围内，结构气动阻尼值均大于0且随风速的增大而增大，上游地王大厦（DWT）的干扰效应对气动阻尼未产生不利影响，KFF的基本频率和DWT脱落在尾流中的漩涡频率一致的100a重现期风速时的气动阻尼比为1．25％，表明前期采用刚性模型试验对KFT进行抗风设计时，不考虑气动阻尼影响计算得到的结构风致荷载和风致响应偏于保守和安全。

关键词：超高层建筑气动弹性模型风洞试验气动阻尼比临界风速