边坡坡度对路堤风吹雪影响研究 被引量：17

1

作者 刘庆宽 梁朋飞 +4 位作者 高岭 何书勇 李海飞 贾娅娅 无 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期87-94,共8页

路堤边坡坡度是影响风吹雪区域路堤积雪的重要因素,利用现场模型试验以及流场数值模拟的方法,研究边坡坡度对路堤积雪影响规律,分析积雪形成机理。结果表明:路堤周围积雪范围与流场风速减弱区域存在较好的对应关系,但并非定量对应,用流... 路堤边坡坡度是影响风吹雪区域路堤积雪的重要因素,利用现场模型试验以及流场数值模拟的方法,研究边坡坡度对路堤积雪影响规律,分析积雪形成机理。结果表明:路堤周围积雪范围与流场风速减弱区域存在较好的对应关系,但并非定量对应,用流场中风速减弱区域简单地定量判断积雪范围的方法误差较大;迎风边坡坡度的改变对路堤周围积雪分布影响较大,较缓的迎风边坡坡度将有效地减小路堤周围积雪量和积雪范围,路面更不易形成积雪,可以减小风雪流对路堤工程的危害;背风边坡坡度的改变对路堤周围积雪影响较小,路堤设计时可作为次要因素考虑;根据试验和模拟结果得出路面不易积雪的临界边坡坡度在40°和45°之间,保守起见,建议工程应用中取40°为路面不易积雪的临界边坡坡度。 展开更多

关键词 风吹雪 路堤边坡 现场模型试验 数值模拟

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台风作用下2.5 MW风力机风荷载特性研究 被引量：5

2

作者 练继建 贾娅娅 王海军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期611-618,共8页

以台风作用下实际工程中2．5MW海上风力机为研究对象，结合台风实测风速和计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，研究分析台风顺桨停机状态的风力机在不同停机位置时的风荷载分布特性。结果表明t台风沿叶片顺桨方向吹入时，不同停机位置... 以台风作用下实际工程中2．5MW海上风力机为研究对象，结合台风实测风速和计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，研究分析台风顺桨停机状态的风力机在不同停机位置时的风荷载分布特性。结果表明t台风沿叶片顺桨方向吹入时，不同停机位置的风轮所受风荷载大小和分布近似相同。与额定风速下的运行工况相比，台风顺桨状态下风轮整体的轴向推力不足其10％，为叶片受力最有利状态，顺桨叶片充分展现其自动卸载的能力，使台风荷载得到有效降低。 展开更多

关键词 风力机 台风 风速 数值模拟 风荷载

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防雪栅与路基间距对路基积雪分布影响规律的数值模拟研究 被引量：9

3

作者 刘庆宽 何书勇 +3 位作者 贾娅娅 李海飞 冯耀恒 李飞强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期227-234,264,共9页

防雪栅是目前道路风吹雪灾害地区主要的防护设施,该研究结合数值模拟和现场实测方法,研究防雪栅与路基的布置间距对路基周围积雪分布的影响规律,进而分析积雪堆积机理。结果表明:数值模拟结果与现场实测结果有很好的对应关系,验证了结... 防雪栅是目前道路风吹雪灾害地区主要的防护设施,该研究结合数值模拟和现场实测方法,研究防雪栅与路基的布置间距对路基周围积雪分布的影响规律,进而分析积雪堆积机理。结果表明:数值模拟结果与现场实测结果有很好的对应关系,验证了结果的正确性;随着路堤与防雪栅间距的增大,路堤两个坡脚处的风速减小区范围均呈先增大后减小的趋势。路堤表面各部分的剪切速度均呈先增大后减小又增大的趋势,透风率为60%的防雪栅与路堤的最不利组合间距为16.67倍的防雪栅高度;随着路堑与防雪栅间距的增大,路堑内部积雪不易消除,因此防雪栅对路堑的挡雪效果不佳;运用剪切速度能够清晰地判断路基表面的积雪堆积与侵蚀,建议在风吹雪灾害频发地区修建铁路前可先采用该方法对工程表面的积雪堆积与侵蚀进行预判断,可合理确定工程中防雪栅布置的位置。 展开更多

关键词 防雪栅 路基 数值模拟 风速分布 剪切速度

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风轮仰角对风力机气动性能的影响研究 被引量：2

4

作者 贾娅娅 练继建 王海军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1135-1141,共7页

为了防止叶片梢部与塔架碰撞,实际工程中的风力机在运行状态下风轮存在一定的仰角,这使得风力机气动荷载状况变得更加复杂。针对此复杂工况,利用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）数值模拟方法,对比分析仰角为0°... 为了防止叶片梢部与塔架碰撞,实际工程中的风力机在运行状态下风轮存在一定的仰角,这使得风力机气动荷载状况变得更加复杂。针对此复杂工况,利用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）数值模拟方法,对比分析仰角为0°与5°两种风轮模型分别在均匀来流和切变来流条件下的气动荷载特性。结果表明：仰角的存在使得风轮产生与切变风工况方向相反的俯仰力矩和较大的偏航力矩,但对输出功率的影响较小。同时风轮仰角会改变单个叶片气动荷载的波动特性,导致作用于风轮总体的周期性波动荷载增大,其中偏航力矩的波动均方根增大幅度达到了25.46%,将对结构的疲劳性能产生较为显著的影响。 展开更多

关键词 风力机 气动性能 数值模拟 风轮仰角 风切变

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湍流度对斜拉索雷诺数效应影响的试验研究 被引量：2

5

作者 刘庆宽 赵桂辰 +3 位作者 安苗 贾娅娅 马文勇 刘小兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期96-102,共7页

大跨度斜拉桥斜拉索为典型的风敏感结构,并且处在复杂的湍流环境中,来流湍流度对斜拉索的气动性能影响十分显著。对斜拉索模型在不同湍流度下进行风洞试验,测得斜拉索的表面压力,对比分析同一湍流度下斜拉索气动力系数随雷诺数的变化规... 大跨度斜拉桥斜拉索为典型的风敏感结构,并且处在复杂的湍流环境中,来流湍流度对斜拉索的气动性能影响十分显著。对斜拉索模型在不同湍流度下进行风洞试验,测得斜拉索的表面压力,对比分析同一湍流度下斜拉索气动力系数随雷诺数的变化规律,以及同一雷诺数斜拉索气动力系数随湍流度的变化规律。结果表明:湍流度使得雷诺数效应提前,湍流度越大,气动参数的雷诺数效应提前的越多;湍流度增加,迎风侧脉动风压系数也会增大;雷诺数越小,不同湍流度下斜拉索的压力系数值相差越大,而在大雷诺数下,其值越接近。 展开更多

关键词 斜拉索 风洞试验 湍流度 风荷载 雷诺数效应

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表面损伤的斜拉索平均气动阻力特性的试验研究 被引量：1

6

作者 刘庆宽 张磊杰 +4 位作者 王晓江 贾娅娅 胡波 马文勇 刘小兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期140-149,共10页

斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件,其风荷载设计在桥梁抗风设计中具有重要意义。斜拉索在生产、运输和安装过程中有可能受到损伤,针对不同程度表面损伤的斜拉索,利用风洞测力试验,研究了亚临界、临界和超临界雷诺数区域损伤程度对斜拉索... 斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件,其风荷载设计在桥梁抗风设计中具有重要意义。斜拉索在生产、运输和安装过程中有可能受到损伤,针对不同程度表面损伤的斜拉索,利用风洞测力试验,研究了亚临界、临界和超临界雷诺数区域损伤程度对斜拉索气动阻力的影响,并得到了表面损伤斜拉索气动阻力的计算方法。结果表明:在一定的风向范围内,斜拉索表面损伤对其气动阻力影响显著,在亚临界区,表面损伤模型阻力系数大于光滑模型;进入临界区后,表面损伤模型的阻力系数则小于光滑模型;在超临界区,二者又比较接近。随着划痕的加深,临界区起始雷诺数提前,且在临界雷诺数区,随着雷诺数的增大,阻力系数减小。对不同损伤程度斜拉索的阻力系数进行拟合,得出相应的计算公式,以方便斜拉索气动阻力的估算。 展开更多

关键词 斜拉索 气动力 表面损伤 风向角 雷诺数效应

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二维细长柱体气动力特性试验研究 被引量：2

7

作者 孙一飞 乔富贵 +1 位作者 贾娅娅 刘庆宽 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 2019年第2期10-15,共6页

为了研究包括圆柱体和正多边形的二维细长柱体的气动力特性,对具有5种不同表面粗糙度的圆柱体和4种正多边形(12、16、20、24)柱体进行了风洞模型测力试验。对于圆柱体,分析了雷诺数和表面粗糙度对其气动力特性影响规律;对于正多边形柱体... 为了研究包括圆柱体和正多边形的二维细长柱体的气动力特性,对具有5种不同表面粗糙度的圆柱体和4种正多边形(12、16、20、24)柱体进行了风洞模型测力试验。对于圆柱体,分析了雷诺数和表面粗糙度对其气动力特性影响规律;对于正多边形柱体,分析了雷诺数、风攻角以及正多边形边数对其气动力特性影响规律。结果表明:圆柱体表面粗糙度对气动力特性具有明显影响,随着粗糙度增大,阻力系数减小,雷诺数效应减弱;在特定风攻角下,各正多边形柱体气动力系数随雷诺数均变化不大;在试验雷诺数范围内,正多边形柱体的气动力系数随风攻角变化不大;就整体趋势而言,正多边形柱体随着边数增加平均阻力系数减小,平均升力系数增加。 展开更多

关键词 二维细长柱体 粗糙度 气动力特性 雷诺数效应

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涡流发生器对风力机叶片薄翼型气动性能影响的试验研究 被引量：6

8

作者 高超 贾娅娅 +1 位作者 刘庆宽 吕孟浩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期364-372,共9页

该文主要研究涡流发生器的参数对风力机叶片薄翼型气动性能的影响,以NACA4418薄翼型为研究对象,通过翼型节段模型测压风洞试验的方法,研究涡流发生器高度(3、5 mm)、形状(三角形、流线形)及安装位置(10%c、20%c、30%c、40%c,c为弦长)3... 该文主要研究涡流发生器的参数对风力机叶片薄翼型气动性能的影响,以NACA4418薄翼型为研究对象,通过翼型节段模型测压风洞试验的方法,研究涡流发生器高度(3、5 mm)、形状(三角形、流线形)及安装位置(10%c、20%c、30%c、40%c,c为弦长)3个参数对翼型气动性能的影响,分析相关规律。结果表明:对比2种高度的涡流发生器,发现高度大(H=5 mm)的涡流发生器的增升减阻效果更佳;流线形涡流发生器与三角形的相比,在提高翼型升阻比方面并无优势;在不同弦向位置安装涡流发生器对翼型气动性能的改善程度差异较大,其中20%c位置的涡流发生器对翼型表面流体控制效果最好,增升减阻效果最佳。 展开更多

关键词 风力机叶片 翼型 涡流发生器 风洞试验 气动性能

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城市街道宽度对街区通风影响的试验研究

9

作者 田凯强 贾娅娅 +2 位作者 刘庆宽 马文勇 刘小兵 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 2019年第4期16-21,共6页

近些年来,我国城市化进程不断加快,城市内的污染问题越来越突出,如"雾霾"频频造访城市。有人提出在城市中建立风的通道,将外面干净新鲜的空气引入城区,吹散城中的污染物。这种方法是否能够缓解城市的空气污染问题值得研究。... 近些年来,我国城市化进程不断加快,城市内的污染问题越来越突出,如"雾霾"频频造访城市。有人提出在城市中建立风的通道,将外面干净新鲜的空气引入城区,吹散城中的污染物。这种方法是否能够缓解城市的空气污染问题值得研究。建立城市风道涉及到拆迁和大量占地,其代价将十分巨大,在通风效果不明的情况下,在建立城市风道之前,需要对其进行全面合理的论证。以北京市某小区作为研究对象,利用风洞试验,分析了不同宽度街道内风速变化特性,试验结果表明:在街道入口处存在"狭管效应",风速会增大,随着街道深度的增加,风速先减小后趋于稳定。增加街道的宽度,街道内的平均风速会增大,但是风速的增大十分有限,因此,建立城市风道对城市通风的效果十分有限,不建议通过城市风道的方式来优化城市的通风效果。 展开更多

关键词 雾霾 城市风道 通风效果 风洞试验

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斜拉桥斜拉索表面损伤状态下风致振动特性研究 被引量：2

10

作者 刘庆宽 孙一飞 +3 位作者 贾娅娅 张磊杰 马文勇 刘小兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期33-39,71,共8页

斜拉桥斜拉索在生产、运输、安装和运营过程中,可能产生划痕、裂缝等损伤,研究斜拉索在表面损伤状态下的风致振动特性,对于准确评估斜拉索在其服役期内的气动稳定性能具有重要意义。通过对光滑和表面存在凹痕的斜拉索模型进行风洞测振试... 斜拉桥斜拉索在生产、运输、安装和运营过程中,可能产生划痕、裂缝等损伤,研究斜拉索在表面损伤状态下的风致振动特性,对于准确评估斜拉索在其服役期内的气动稳定性能具有重要意义。通过对光滑和表面存在凹痕的斜拉索模型进行风洞测振试验,分析了雷诺数、来流风向和凹痕尺寸等参数对斜拉索风致振动特性的影响规律,并对振动状态进行了初步判断。结果表明,表面存在凹痕的斜拉索模型的振动特征随雷诺数的整体变化趋势近似于光滑模型,但存在最不利风向,在此风向下,与光滑模型相比,表面存在凹痕的斜拉索模型的风致振动不仅在较低雷诺数发生,而且振幅较大,发生振动的雷诺数区间也较宽。此外,凹痕尺寸对斜拉索模型在试验雷诺数范围内风致振动特性的影响也非常显著,但并非简单的单调关系,而是与来流风向相关。根据模型风致振动频率与Den Hartog驰振准则,初步判断此风致振动不为涡激振动,而为驰振。 展开更多

关键词 斜拉索 表面损伤 雷诺数 来流风向 风致振动

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波浪形圆柱的气动力特性试验研究 被引量：1

11

作者 安苗 刘庆宽 +2 位作者 孙一飞 郑云飞 贾娅娅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期209-215,共7页

斜拉索的风荷载和风致振动问题突出,探索能够减阻抑振的新型斜拉索意义重大。研究表明,波浪形圆柱在Re=10~3~10~4有减阻抑振效果,而真实斜拉索的雷诺数通常在10~5量级,有必要研究波浪形圆柱在高雷诺数下的气动性能。以特定几何参数的波... 斜拉索的风荷载和风致振动问题突出,探索能够减阻抑振的新型斜拉索意义重大。研究表明,波浪形圆柱在Re=10~3~10~4有减阻抑振效果,而真实斜拉索的雷诺数通常在10~5量级,有必要研究波浪形圆柱在高雷诺数下的气动性能。以特定几何参数的波浪形圆柱为研究对象,通过风洞试验方法,研究了波浪形圆柱在Re=1.4×10^(5)~4.0×10^(5)的气动力变化规律。研究结果表明:与等截面圆柱相比,波浪形圆柱的整体阻力系数更大,当Re=1.4×10^(5)~3.6×10^(5)约大4%~8%,当Re=3.6×10^(5)~4.0×10^(5)约大47%;在临界区,波浪形圆柱的阻力系数没有出现从预临界区(TrBL0)至单分离泡区(TrBL1)转变过程中的阻力大幅下降的现象,而是随着雷诺数的增大,呈稳定不变的趋势;整体升力系数在整个试验雷诺数范围内始终约为0;展向不同位置的阻力系数、升力系数和风压分布随雷诺数的变化规律表现出差异性,这主要是由于波浪形圆柱的三维几何特性导致的。 展开更多

关键词 波浪形圆柱 等截面圆柱 减阻抑振 气动力 风洞试验 雷诺数效应

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非圆截面斜拉索气动性能风洞试验研究 被引量：1

12

作者 刘庆宽 王晓江 +3 位作者 张磊杰 贾娅娅 马文勇 刘小兵 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期62-71,共10页

大跨度斜拉桥斜拉索上的风荷载对于主梁位移和内力的贡献占整个风荷载的60%~70%,斜拉索的气动力是静力和稳定性检算的基础,准确掌握斜拉索的气动力具有重要意义。通过天平测力风洞试验,在雷诺数为10×10~4~42×10~4,对直径为12... 大跨度斜拉桥斜拉索上的风荷载对于主梁位移和内力的贡献占整个风荷载的60%~70%,斜拉索的气动力是静力和稳定性检算的基础,准确掌握斜拉索的气动力具有重要意义。通过天平测力风洞试验,在雷诺数为10×10~4~42×10~4,对直径为120mm的圆形截面斜拉索模型和3种非圆截面模型进行测力试验,得到各个工况下阻力系数随雷诺数的变化规律,分析截面变形、风向角对阻力系数的影响。结果表明:斜拉索截面变化能够增强雷诺数效应,风向角在0°~30°情况下,阻力系数随斜拉索截面变形的程度呈单调减小的趋势;风向角在40°~90°情况下,阻力系数随斜拉索截面变形的程度呈单调增大的趋势。将气动力系数和风向角度按照亚临界、临界和超临界雷诺数区域进行分区,得到各个区域内阻力系数的数值和拟合公式,通过拟合公式,可以方便地为类似截面结构的风荷载设计提供依据。 展开更多

关键词 斜拉索 气动力 非圆截面 雷诺数效应 拟合公式

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微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区气动特性试验研究

13

作者 肖彬 刘庆宽 +1 位作者 王晓江 贾娅娅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期103-111,137,共10页

为了研究微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区的气动特性,以标准圆形截面斜拉索模型和微椭圆形截面斜拉索模型为研究对象,开展了考虑截面变形和风攻角变化的风洞试验,得到了不同情况下雷诺数对模型气动力系数的影响规律,同时通过对升力时程... 为了研究微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区的气动特性,以标准圆形截面斜拉索模型和微椭圆形截面斜拉索模型为研究对象,开展了考虑截面变形和风攻角变化的风洞试验,得到了不同情况下雷诺数对模型气动力系数的影响规律,同时通过对升力时程和升力频谱分析,得到了临界雷诺数及附近区域的标准圆形截面和微椭圆形截面模型尾流旋涡脱落的变化。结果表明:微椭圆形截面模型在雷诺数亚临界区时,升力系数基本不受雷诺数的影响;在临界区时,升力系数随雷诺数逐渐增大;风攻角0°~50°时,微椭圆形截面模型升力系数最大值对应的雷诺数随风攻角同步增大;微椭圆形截面模型的升力时程在TrBL0向TrBL1阶段和TrBL1向TrBL2阶段过渡中会出现双稳态现象;微椭圆形截面变形会影响斜拉索尾流区旋涡脱落情况,进而影响不同雷诺数下的St数值变化。 展开更多

关键词 斜拉索 微椭圆形截面 气动力系数 升力时程 边界层转捩 风洞试验

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基于双向流固耦合的不同自由度下无叶片风力机发电效率研究

14

作者 魏宏伟 刘衎 +2 位作者 魏克勤 贾娅娅 刘庆宽 《振动与冲击》 2025年第12期150-161,共12页

建立了无叶片风力机的简化模型,并推导了其发电效率计算公式。采用计算流体力学软件Fluent及用户自定义函数进行数值模拟,研究了不同折减风速下单自由度和双自由度无叶片风力机的涡激振动特性及发电效率。研究表明,风力机自由度的差异... 建立了无叶片风力机的简化模型,并推导了其发电效率计算公式。采用计算流体力学软件Fluent及用户自定义函数进行数值模拟,研究了不同折减风速下单自由度和双自由度无叶片风力机的涡激振动特性及发电效率。研究表明,风力机自由度的差异显著影响其振动响应、气动力特性及发电效率。振动幅值随着折减风速的增加呈现先增大后减小的趋势,并在某些风速区间保持平稳。双自由度风力机在折减风速下的振动轨迹主要为“8”字形,当风速接近固有频率时,表现为多频振动,轨迹趋于混乱。发电效率随折减风速变化呈现先增大后减小的趋势,其中双自由度风力机的效率高于单自由度风力机。在折减风速Ur=2.4时,单自由度风力机的最大发电效率为25.19%;在Ur=3.4时,双自由度风力机的最大发电效率为57.14%。发电效率受来流风速、振动速度及升阻力系数的综合影响。随着自由度和折减风速的变化,风力机的尾流旋涡脱落模式也有所变化。三维无叶片风力机在展向不同高度的旋涡脱落模式与二维风力机相似,但由于周围流场存在较小的旋涡,能量损失较大,导致其发电效率略低于二维无叶片风力机。 展开更多

关键词 无叶片风力机 涡激振动 自由度 发电效率 折减风速

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