广告牌结构风荷载取值问题的研究

就广告牌结构风荷载标准值的关键参数的确定问题进行了研究 ,并着重就风振系数、风荷载体型系数展开探讨。     

广告牌结构风荷载取值问题的研究

就广告牌结构风荷载标准值的关键参数的确定问题进行了研究,并着重就风振系数、风荷载体型系数展开探讨。     

环境风作用下室内火灾自然排烟研究

以双区模型思想为基础,对环境风作用下建筑室内火灾自然排烟过程进行理论分析和数值模拟研究。引入风压系数计算环境风对建筑各外表面形成的附加风压,在此基础上对排烟口和补气口处内外压差进行分析,同时对烟气流动分别进行质量和能量守恒分析,建立了有风条件下水平自然排烟口烟气质量流率的数学表达式,并给出了烟气层高度和温度的理论计算方法。实际采用水平自然排烟系统时,应对补气口位置进行合理选择,尽量选择处于迎风面的补气口进行自然补气,使总风压系数为正,以提高排烟效率。     

桥上轿车并行超车的风致安全评价及横向运动控制

为厘清并行超车过程中“风-车-桥”的气动交互干扰及其对轿车侧风稳定性的影响,采用空气动力学与系统动力学耦合方法建立了侧风环境下桥上轿车分别超轿车和货车的风致安全评价模型,揭示了轿车超车过程中气动侧力和气动横摆力矩的变化规律及作用机理,基于线性二次最优控制的路径跟踪模型分析了轿车超车过程中有、无控制作用时侧偏运动和横摆运动的差异。结果表明,“风-车-桥”气动交互干扰形成的高速低压区和低速低压区对行车安全有显著影响,影响程度与被超车类型及所在车道有关：轿车超轿车时,在迎风侧第1车道超其他车道轿车时为较危险工况;轿车超货车时,在迎风侧第1车道超其他车道货车及在第2车道超第1车道货车时为较危险工况。研究结果可为提升桥梁风致行车安全能力提供参考。     

有风条件下火灾自然排烟的临界失效风速分析

采用双区模拟思想对有风条件下室内火灾自然补气、自然排烟过程进行分析。引入"总风压系数"和"临界失效风速"的概念,并将其作为评价外界环境风对自然排烟过程影响程度的判定参数。总风压系数非负时,外界风的存在将提高自然排烟的效果;总风压系数为负时,外界风的存在将降低自然排烟的效果,甚至使自然排烟失效。通过对排烟口内外压差以及气体流动进行分析,发现临界失效风速正比于总风压系数绝对值的-1/2次幂,并给出了不同条件下自然排烟临界失效风速的计算方法。实际采用自然排烟方式进行火灾排烟时,应尽量避免出现总风压系数为负的情形,以防止自然排烟的失效。     

横向风对浮力扩散火焰的振荡影响研究

火焰振荡频率是火灾科学研究领域的一个重要基本参数,对横向风下火焰振荡频率的研究可以为火灾图像探测的参数设置提供理论依据。针对浮力扩散火焰(0.6×10~(-5)弗洛德数Fr2×10~(-2),10~2理查德森数Ri10~5),本研究将横向风条件下火焰结构假设为倾斜的柱状,通过对燃烧产生的浮力和横向风产生的拖曳力进行动力学分析,得出横向风条件下火焰振荡频率表达公式。结合实验结果得出,火焰振荡频率的理论值和实验值均随拖曳系数的增大(即外界风速的增加)而增大,但实验值的上升趋势较理论值平缓.这是因为公式忽略了风速对火焰温度和系数K的影响。     

膜吸收器吸收CO2的影响因素研究

采用聚丙烯中空纤维膜吸收器,用水、NaOH和K2CO3 水溶液作为吸收剂进行高浓度CO2 吸收试验,考察了气体流率、吸收剂流率、质量分数以及流动方式对吸收率、传质系数和传质速率的影响.结果表明,随着气体流率增大,CO2的吸收率递减,总传质系数和总传质速率增加.在一定的气体流率下,吸收液流率增大,CO2的吸收率、总传质系数和总传质速率增大;吸收液浓度提高,吸收率增大,总传质系数和总传质速率提高.在气体流率较低时,质量分数为5%和8%的NaOH水溶液为吸收剂时的吸收率、总传质系数和总传质速率比较接近.随着气体流率增大,NaOH质量分数为8%时的吸收率、总传质系数和总传质速率增加的值大大超过NaOH质量分数为5%时增加的值.以水为吸收剂时,气体与吸收剂的流动方式为逆流时的吸收率、总传质系数和总传质速率高于并流时的值.     

矿井乏风通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数研究*

为优化矿井乏风通入燃煤锅炉的配伍参数,采用Design-Expert软件的响应面分析法,以燃煤锅炉的主燃区顶端水平面平均温度和燃尽区顶端水平面的NO平均浓度为评价指标,按照3因素3水平正交组合设计试验方法,研究乏风中甲烷体积分数、燃尽风风率以及锅炉负荷的不同配伍比例对燃煤锅炉的变化影响,并建立3个因素的评价指标数学模型,分析各因素的主次关系和因素间交互作用大小,使得锅炉中煤粉放热量和氮氧化物的生成量均达到理想水平。研究结果表明:单因素中燃尽风风率对温度的影响最大,锅炉负荷对NO生成影响最大,交互作用下燃尽风风率与锅炉负荷对温度的影响和对NO浓度的影响均最显著。最优配伍参数为:乏风中甲烷浓度0.25%、燃尽风风率33.51%、锅炉负荷564.11 MW,在此参数下的温度响应值为1 691.41、NO浓度响应值为0.000 315 89。在最优参数下得到的预测值与试验值的误差在允许范围内,即吻合度较好,可为四角切圆锅炉掺烧矿井乏风提供参考。     

通风机站风流间相互影响阻力特性研究*

为研究双风机并联机站进口、出口风流相互影响的机站局部阻力特性,构建机站通风局部阻力计算的数学模型,同时运用相似原理建立双风机并联通风机站实验模型,并佐以数值模拟对比验证,分析计算不同风机间距的无量纲数A、不同扩散器结构参数条件下的综合影响系数Kc。结果表明:A与Kc具有二次函数关系,且存在较优的A,使得Kc值最小;Kc值随着L/Df增加而线性减小。研究结果有利于Kc的选取,为高效率通风机站结构设计提供技术及数据支撑。     

煤岩体导热系数试验及单因子方差分析

为研究温度和含水量对煤、岩体导热系数的影响,采用激光闪射法测得8种煤、岩样品的导热特性参数;利用单因子方差分析方法对不同温度条件下的煤岩体导热系数测定结果进行比较分析,结果表明:煤岩体的导热系数随温度升高线性降低,随含水量增大而增大;岩石的导热系数大于煤体的导热系数,岩石的导热系数为1~5W/(m·K),煤的导热系数为0.1~0.5 W/(m·K);拟合得到不同煤体导热系数和温度的关系式,其拟合函数相关度在0.93左右,最大相对误差为2.18%。因此,可利用拟合函数和测试结果预测测试矿井的煤岩体导热系数。     

斜拉索风雨激振三维模型试验研究

为研究风雨共同作用下拉索的气动力特性,以之江大桥为背景,通过对斜拉索的三维刚性节段模型做测力、测压风洞试验,得到4种表面形态下的拉索在不同风向角时的平均和脉动风压系数,结果表明:水线位置强烈影响拉索表面的风压系数分布,靠近水线附近气流的分离点会产生明显的改变,仅当上水线处于某些特定位置时,气动力系数变化明显,拉索才可能发生振动;用测压试验的风压系数积分得到的阻力系数要比测力试验的小10%左右,这是测压试验无法获得气动力中的摩擦分量所导致的。     

强风中高速列车安全性研究

选用某国产动车1∶1模型,对高速列车在不同的侧风速度和风向角作用下运行进行模拟计算,得到列车所受气动力变化情况,研究气动力随风向角的变化机理。模拟结果表明,该车型在不同强度和不同风向角侧风作用下,侧向力、升力和倾覆力矩均随着侧风作用的增强而显著增大,在强侧风作用下,头车所受侧向力及倾覆力矩最大,较易发生倾覆事故;而尾车所受侧向力及倾覆力矩最小,相对安全。随风速和风向角的增大,受电弓和转向架对倾覆力矩的贡献均增大,在模拟时不可忽略;在风向角大于5°小于90°的范围内,列车各个部位的气动力与风向角呈3次方关系递增。     

薄膜结构的气弹动力失稳临界风速

笔者采用解析方法研究了三维薄膜结构的气弹失稳临界风速。首先应用薄壳的无矩理论建立了薄膜结构的动力平衡方程 ;随后假设来流为均匀的理想势流 ,考虑流固耦合作用 ,采用不考虑流动分离和考虑流动分离两种气弹模型应用流体力学中的势流理论 ,并参考空气动力学中的薄翼型理论 ,确定了作用于薄膜表面的气动力 ,得到了两种模型情况下薄膜结构的气弹动力耦合作用方程 ;进而利用Bubnov Galerkin方法将此耦合作用方程转化为一常系数二阶微分方程 ,并根据Routh Hurwitz稳定性准则确定了薄膜的失稳临界风速 ;最后通过对临界风速的影响因素进行分析并对两种模型得到的结果进行比较 ,得到了一些重要结论。     

井下巷道-矿车系统风流扰动特征规律实验研究

针对井下巷道-矿车系统易造成巷道风流紊乱、影响矿井通风系统安全稳定性的问题,建立巷道-矿车系统风流扰动模式及影响因素体系,提出表征巷道-矿车系统的风流扰动特征的关键参数,包括巷道扰动风阻、阻塞比、矿车位置,推导矿车运行至巷道不同位置时巷道-矿车系统扰动风阻计算公式,研究巷道风速、阻塞比与巷道风阻的关系。研究结果表明：矿车在巷道中顺风行驶的速度大于风速时,巷道-矿车系统对通风系统进行增压调节;当矿车逆风行驶时,巷道-矿车系统的风阻随着矿井通风系统供风量的增大而减小,最大扰动为矿车驶出巷道时刻,阻塞比与巷道风阻呈现线性递增关系;此外,小风速、小断面巷道运行的矿车对巷道-矿车系统的风阻影响较大,模型求解结果与实测数据的最大误差为6.84%。研究结果可为矿井通风系统的智能化调控提供理论依据。     

采用陶土质缸瓦管作送风风道的新尝试

由于某些锅炉房的具体情况，送风机距锅炉主机较远；而此时若采用地上金属送风风道，会造成地面障碍等诸多不便，采用地下金属风道会有腐蚀问题；而采用砖砌水泥抹面地下暗沟作为送风风道，沿程风阻大，风机电耗高。用直埋式缸瓦管作为送风风道，可有效解决上述诸问题。     

梯形巷道平均风速分布特征的数值与实验研究

为实现矿井巷道内风量的准确监测,基于3D数值模型,对梯形截面巷道内平均风速的分布规律进行了数值分析,并通过实验研究对模拟结果进行对比验证,同时在不同断面尺寸及不同通风风速条件下,数值分析了梯形巷道内紊流充分发展截面上平均风速点的分布特征。结果表明:平均风速分布呈现环状连续分布,数值结果与实验结果符合良好;梯形截面上平均风速点的分布与通风风速无关,仅与巷道截面特征和参数有关;得到了梯形截面平均风速分布曲线在巷道顶部的特征方程。     

上、下悬窗阻风能力对比研究

环境风会改变排烟窗附近的烟气流向和速度,影响建筑内烟气流动,进而导致建筑自然排烟效率受到影响。采用数值模拟方法,对比研究了排烟窗开启角度和环境风对上、下悬窗阻风能力的影响,分析了不同开窗角度下,悬窗进风量和进风区域随开窗角度和风速的变化规律。结果表明:上、下悬窗相对进风量与开窗角度均成指数关系,但上悬窗阻风能力弱于下悬窗,上悬窗开窗角度大于45°后即失去阻风能力,而下悬窗开窗角度大于75°后才逐渐失去阻风能力,且开窗角度小于30°时,下悬窗至少能比上悬窗多减少50%空气进入室内。上悬窗开窗角度小于56°时,主要进风区域为近窗下侧水平区域;下悬窗开窗角度小于30°时,主要进风区域为窗体两侧及远窗下侧竖直区域,随着开窗角度增大,上、下悬窗主要进风区域均过渡到远窗下侧竖直区域。窗体用于日常通风时建议优选上悬窗。若要用于排烟,则应首选下悬窗,开窗角度15°即可满足阻风要求,若选用上悬窗,开窗角度不宜大于45°。     

基于数值模拟的扇形水幕阻挡稀释氯气扩散的影响因素研究

在重气储罐区内设置喷射水幕是安全隔离、控制重气泄漏后扩散和减缓事故后果严重程度的重要措施之一。为此,利用计算流体力学(CFD)模型建立了氯气泄漏扩散模型,对扇形水幕阻挡稀释氯气扩散过程进行了动态模拟及影响因素分析,分别模拟了外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量和水幕液滴直径等参数对氯气泄漏后扩散的影响情况。结果表明,合理地设置水幕能够有效阻挡氯气的扩散、缩短危险距离和减少危害面积。在大气稳定的情况下,外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量等参数、水幕液滴直径是影响扇形水幕阻挡氯气扩散的重要因素。其中水幕距泄漏源距离和水幕流量2个因素对阻挡稀释效果的影响比较明显,水幕距泄漏源的距离越小,水幕的动量越大,阻挡稀释效果越好,水幕流量适中时效果最好,流量过大或过小阻挡稀释效果都要差一些。因此,合理设置相关参数有利于提高水幕性能,更加有效地降低氯气泄漏事故的后果。     

风速对LNG泄漏扩散过程影响的数值模拟

为研究环境风速对液化天然气(LNG)泄漏扩散过程的影响,采用Fluent建立LNG连续泄漏计算流体力学模型,开展不同风速下LNG泄漏扩散过程的数值模拟研究。结果表明,LNG泄漏扩散分为扩散初期、扩散中期、扩散后期3个阶段,扩散过程中LNG从低温重气逐渐转变成轻质气体。环境风速对气云的扩散主要体现在:低于5级风时,云团以两侧卷吸为主,气云表现为"叶状分叉"、中间低两端高,此时气云横风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而增大;而高于5级风时,云团以顶部卷吸为主,气云表现为云团坍塌、中间高两端低,此时气云垂直风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而减小。初步建立了LNG蒸气云爆炸风险范围与冻伤区域和泄漏时间、环境风速的函数关系,可为爆炸风险区域和低温冻伤区域的预测提供理论支撑。     

薄膜结构风致振动研究进展

薄膜结构具有质量轻、刚度小、自振频率低的特点 ,因而属于风敏感结构。作用在薄膜结构上的风荷载 ,除与气流本身的特性有关外 ,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关 ,从而引起附加的气动力。因此 ,在研究薄膜结构的风致振动时 ,必须考虑流固耦合作用。笔者对薄膜结构的风振研究方法进行了总结 ,主要介绍了简化气弹力学模型方法及简化流体力学解析模型方法 ,并分别用于分析小于临界风速时结构的反应和确定结构的颤振临界风速。