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桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展
1
作者
刘庆宽
韩原
+1 位作者
孙一飞
郑云飞
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第2期187-200,342,共15页
桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷...
桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷诺数效应研究的发展历程,总结了针对圆形断面、矩形断面、主梁断面等不同桥梁结构断面雷诺数效应问题的研究进展,包括结构周围流场、气动力、风致振动随雷诺数的变化,指出了桥梁风工程雷诺数效应研究中尚待解决的问题,为今后该领域的研究提供参考和建议。
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关键词
桥梁结构
风工程
雷诺数效应
气动力
风致振动
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职称材料
不同风向圆角弧边截面超高层建筑风荷载特性
被引量：
1
2
作者
刘庆宽
杨硕琛
+2 位作者
郑云飞
杨雄伟
王乾森
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第5期195-208,共14页
实际工程中建筑平面为圆角处理与圆弧凸边相结合的超高层结构较为常见,针对此类结构进行了风荷载研究.以不同截面弧边凸起率的超高层建筑为研究对象,根据风洞测压试验得到的风压时程数据,对建筑表面风压分布、气动力系数以及气动力功率...
实际工程中建筑平面为圆角处理与圆弧凸边相结合的超高层结构较为常见,针对此类结构进行了风荷载研究.以不同截面弧边凸起率的超高层建筑为研究对象,根据风洞测压试验得到的风压时程数据,对建筑表面风压分布、气动力系数以及气动力功率谱进行分析,得到不同工况下截面弧边凸起率对超高层建筑风荷载特性的影响规律.研究表明,在所测风向角范围内,随着弧边凸起率的增大:对于建筑表面风压分布,背风面CD与侧风面AD的平均风压系数整体上越接近于直边模型,而迎风面AB与侧风面BC变化比较复杂;对于平均风压、脉动风压以及极值风压,直边模型整体小于弧边模型,且弧边化会导致极值风吸力最大增大42%;对于横风向力系数及其功率谱,脉动升力系数以及脉动基底弯矩系数整体上有增大的趋势,功率谱峰值变化不规律;对于顺风向力系数及其功率谱,平均阻力系数与平均基底弯矩系数逐渐减小,功率谱没有明显谱峰,顺风向力主要受来流影响.对圆角方形建筑截面进行弧边化处理可能会导致局部风压过大,对幕墙抗风设计产生不利影响,但有利于降低结构顺风向风力.通过分析建筑表面风荷载特性,可为此类建筑的气动外形选择以及抗风设计提供参考.
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关键词
超高层建筑
风荷载
风洞试验
圆角弧边化方形截面
风向角
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职称材料
柔性光伏支架风振响应及地锚索的抑制效果试验研究
3
作者
马文勇
陈稳考
+2 位作者
张振凯
檀永杰
陈健
《振动工程学报》
北大核心
2025年第10期2395-2404,共10页
柔性光伏支架容易发生大幅风致振动,诱发多种结构安全性和使用性问题。目前风致振动规律并不明确,部分抑振措施的抑振效果也不清楚。本研究通过柔性光伏支架全气弹模型风洞试验,同步测试了单层索柔性支架的位移和索力,分析了风速、倾角...
柔性光伏支架容易发生大幅风致振动,诱发多种结构安全性和使用性问题。目前风致振动规律并不明确,部分抑振措施的抑振效果也不清楚。本研究通过柔性光伏支架全气弹模型风洞试验,同步测试了单层索柔性支架的位移和索力,分析了风速、倾角和风向角对位移和索力的影响,提出了相应的抑振措施,并通过试验验证了其抑振效果。结果表明柔性光伏支架在强风作用下发生竖向和扭转耦合的振动。风吸时柔性支架位移响应最大;风压时索端力响应最大。对于柔性支架连接件而言,风吸时为不利工况;对于柔性支架立柱和基础设计而言,风压时为不利工况。柔性光伏支架的位移响应和索端力响应密切相关,发生较大扭转位移时索端力也会有较大变化,索端力响应与位移响应表现出了很好的一致性。考虑到柔性支架几何非线性的结构特征,索端力是结构设计中最重要的参数,因此索端力响应放大系数在实际设计中更加重要。风吸时,增设地锚索对柔性光伏支架的竖向位移和扭转位移有明显抑制效果,且组件倾角越大抑制效果越明显。对于索端力而言,增设地锚索可以有效减小索力的波动,且组件倾角越大,增设地锚索的效果越好。
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关键词
柔性光伏支架
气弹模型试验
位移响应
索力响应
抑振措施
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职称材料
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
4
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》
北大核心
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。
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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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职称材料
山区V形峡谷桥位风场特性风洞试验研究
5
作者
靖洪淼
赵万茹
+3 位作者
赵健
安路明
于超
刘庆宽
《振动与冲击》
北大核心
2025年第6期157-167,共11页
山区峡谷桥位处的风场特性非常复杂,成为山区大跨桥梁设计和建造的新难题。为准确获取山区峡谷内的风场特性,并研究风场特性的分布规律,以某待建大跨桥梁所在的山区V形峡谷桥位风场为研究对象,分别进行了均匀来流和边界层湍流风场来流...
山区峡谷桥位处的风场特性非常复杂,成为山区大跨桥梁设计和建造的新难题。为准确获取山区峡谷内的风场特性,并研究风场特性的分布规律,以某待建大跨桥梁所在的山区V形峡谷桥位风场为研究对象,分别进行了均匀来流和边界层湍流风场来流下地形模型风洞试验,研究了不同风向角下桥位的平均风场特性和脉动风场特性,分析了桥塔和主梁位置处的风场特性分布规律。并对比了边界层湍流风场来流下V形峡谷中主梁1/6跨和跨中与来流风特性。结果表明:相关抗风规范中适用于平坦地形的风剖面无法应用于山区峡谷地形,并且峡谷内风攻角变化范围较大,V形峡谷内风攻角取值范围建议-20°~+20°。当来流方向和峡谷走向一致时,湍流强度也较小,而桥梁背风侧湍流强度大,桥梁设计时应对背风侧加固。主梁跨中和桥塔位置的脉动风功率谱均与von Kármán谱吻合。该研究可为类似的山区V形峡谷大跨桥梁的抗风分析和设计提供参考。
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关键词
山区V形峡谷
桥位
风场特性
风向角
风洞试验
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职称材料
新疆克塔铁路沿线导风板作用下风雪流场的仿真分析
6
作者
于雪涛
刘梦珂
+2 位作者
刘庆宽
司新奇
杨强强
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第19期8226-8232,共7页
冬季时风吹雪灾害给位于中国新疆西北地区的克塔铁路(克拉玛依—塔城)的安全运营带来极大的障碍,为了防治该灾害,采用数值模拟方法,研究了克塔铁路沿线50年重现期风速下导风板不同高度和角度设计参数对既定铁路路堤周围风雪流场的影响...
冬季时风吹雪灾害给位于中国新疆西北地区的克塔铁路(克拉玛依—塔城)的安全运营带来极大的障碍,为了防治该灾害,采用数值模拟方法,研究了克塔铁路沿线50年重现期风速下导风板不同高度和角度设计参数对既定铁路路堤周围风雪流场的影响以及路堤周围的积雪分布情况。结果表明:在50年重现期风速下,增大导风板与主风向的布设角度,会减弱导风板对风雪流的输导作用。导风板角度设置为60°时,呈现出最佳的导雪效果。增加导风板的布设高度,会增大其加速区覆盖范围,此时更有利于风雪流顺利通过,从而降低雪颗粒的堆积概率。导风板高度设置为2 m时,具有较高的性价比。
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关键词
导风板
风吹雪
重现期
风雪防护
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职称材料
不同宽深比理想U形峡谷风场特性数值模拟研究
7
作者
靖洪淼
崔胜楠
+3 位作者
李维康
乔明哲
赵万茹
许浩然
《振动与冲击》
北大核心
2025年第8期175-183,共9页
山区峡谷地形多变,风场特性较平原地区更加复杂。为探究山区U形峡谷风场特性及其分布规律,采用大涡模拟方法对不同宽深比的理想U形峡谷进行了数值模拟,分析了峡谷内平均风特性、脉动风特性和流场。结果表明,峡谷宽深比对平均风特性和脉...
山区峡谷地形多变,风场特性较平原地区更加复杂。为探究山区U形峡谷风场特性及其分布规律,采用大涡模拟方法对不同宽深比的理想U形峡谷进行了数值模拟,分析了峡谷内平均风特性、脉动风特性和流场。结果表明,峡谷宽深比对平均风特性和脉动风特性存在显著影响,随着峡谷宽深比的减小,峡谷中的平均风速逐渐减小,峡谷的加速效应减弱,峡谷底部中心风攻角由正逐渐减小为负,湍流强度逐渐增大。峡谷内部各个位置处的功率谱均与von Kármán谱吻合较好,宽深比为0.33峡谷中心处脉动风谱峰值频率最小,由于山的阻挡作用,宽深比小的峡谷入口前的气流更加剧烈,峡谷内部涡更大。各工况峡谷内湍流积分尺度随高度增加先增大后减小,在峡谷上方逐渐增大,随着峡谷宽深比增大,峡谷内各处湍流积分尺度变化逐渐变小。
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关键词
U形峡谷
宽深比
大涡模拟方法
风场特性
流场
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职称材料
全风向下平单轴光伏支架风致扭转气动失稳试验研究
被引量：
1
8
作者
马文勇
王贺朋
+1 位作者
纪寅峰
邹创
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第20期221-228,281,共9页
针对平单轴光伏支架风致扭转气动失稳问题,采用全气弹模型,在风洞中复现了光伏支架的扭转气动失稳现象。通过对扭转响应和临界风速的分析,明确了平单轴光伏支架的风致振动特性。结果表明:光伏支架在-45°~45°的倾角范围内都可...
针对平单轴光伏支架风致扭转气动失稳问题,采用全气弹模型,在风洞中复现了光伏支架的扭转气动失稳现象。通过对扭转响应和临界风速的分析,明确了平单轴光伏支架的风致振动特性。结果表明:光伏支架在-45°~45°的倾角范围内都可能发生扭转气动失稳,光伏组件水平放置时临界风速较高;小倾角下阻尼对临界风速影响较小,大倾角下增加阻尼可以提高临界风速;随着来流与光伏支架法线方向夹角(风向角)的增大,临界风速逐渐增加;斜风向下光伏支架尾流端部振动比迎风端部更剧烈。
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关键词
平单轴光伏支架
气弹模型试验
临界风速
斜风向
阻尼比
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职称材料
防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响
9
作者
付赛飞
贾娅娅
+3 位作者
周一航
陈娟
郑云飞
刘庆宽
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期450-455,615,616,共8页
为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表...
为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。
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关键词
煤棚
风洞试验
防风网
分区体型系数
功率谱
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职称材料
典型接触条件下双层螺旋曲杆束的弯曲特性
10
作者
王荣辉
刘锡月
+2 位作者
赵勇霖
甄晓霞
张卓杰
《华南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第6期12-24,共13页
为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理,考虑丝间摩擦滑移,建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导,同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和...
为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理,考虑丝间摩擦滑移,建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导,同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和结果对比。由弯曲变形时侧丝所受剪切力的分布规律获得了两类接触条件下的丝间相对滑移方向,并在此基础上根据平衡方程推导得到侧丝滑移后的轴力限值;通过对各丝贡献的弯矩求和得到在拉-弯耦合作用下曲杆束各截面的弯矩-局部曲率关系式,并提出一种简化的弯矩-曲率均值关系式描述其整体弯曲行为。结果表明:由于侧丝沿曲杆束整体轴向周期旋转,相邻丝之间接触面有滑移驻点,且驻点两侧相对滑移方向相反;侧丝-侧丝、侧丝-芯丝接触面的滑移驻点、初始滑移位置不同;忽略内部滑移扩展过程,两类接触条件下双层螺旋曲杆束具有相同的弯矩-曲率均值关系式,函数图像呈双折线;半精细化有限元模型滑移前后的弯曲变形结果与解析值的相对误差小于4%,且提取的丝间相对滑移结果规律与分析结论相符。
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关键词
螺旋曲杆束
拉-弯耦合
丝间滑移
弯曲特性
接触条件
半精细化有限元模型
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职称材料
大跨度不规则五边形双钢拱肋气动特性研究
11
作者
刘小兵
张德旺
+2 位作者
丰斌
王欣
杨群
《振动.测试与诊断》
北大核心
2025年第4期658-665,839,840,共10页
针对大跨度拱桥不规则截面双拱肋的气动特性问题,以国内某座大跨度拱桥跨中不规则五边形截面双钢拱肋为工程背景开展研究。首先,通过刚性节段模型测压试验,测试该拱肋在8个不同间距比和11个不同风攻角下的气动力系数和斯托罗哈数,并与...
针对大跨度拱桥不规则截面双拱肋的气动特性问题,以国内某座大跨度拱桥跨中不规则五边形截面双钢拱肋为工程背景开展研究。首先,通过刚性节段模型测压试验,测试该拱肋在8个不同间距比和11个不同风攻角下的气动力系数和斯托罗哈数,并与单拱肋的结果进行对比分析;然后,通过数值计算方法,研究风攻角α=0°条件下间距对气动特性的影响机理。结果表明:双拱肋的气动力系数存在明显的临界间距效应,当α=-5°时,临界间距比(L/B)_(cr)=2.0~2.5,其他风攻角下,(L/B)_(cr)=2.5~3.0;上游拱肋的气动力系数在L/B<(L/B)_(cr)时表现为明显的减小效应,而在L/B>(L/B)_(cr)时干扰效应不明显;下游拱肋的阻力和扭矩系数绝对值均表现为显著的减小效应,升力系数的干扰效应与风攻角密切相关;不同间距比下双拱肋的斯托罗哈数在不同程度上均小于单拱肋的斯托罗哈数。
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关键词
不规则五边形双钢拱肋
气动力系数
斯托罗哈数
风洞试验
气动干扰
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职称材料
路堑积雪平台的作用机理及参数优化研究
12
作者
马文勇
郭世怡
+3 位作者
李赛
张智博
高毅
詹子悦
《振动与冲击》
北大核心
2025年第7期114-123,共10页
风吹雪灾害会降低路面能见度同时造成积雪堆积。因此准确预测路堑内的雪浓度与积雪是路堑风吹雪灾害研究的重点。研究采用欧拉方法的混合多相流模型进行数值模拟,并基于典型全路堑的实测数据验证了模拟方法的正确性。模拟得到流场、壁...
风吹雪灾害会降低路面能见度同时造成积雪堆积。因此准确预测路堑内的雪浓度与积雪是路堑风吹雪灾害研究的重点。研究采用欧拉方法的混合多相流模型进行数值模拟,并基于典型全路堑的实测数据验证了模拟方法的正确性。模拟得到流场、壁面摩擦速度、积雪以及能见度的分布情况。通过分析模拟结果揭示了积雪平台的防治机理,并提出最优的参数取值。结果表明:积雪平台可以产生低风速区域,有效地捕获雪粒从而减少路面积雪;路堑中风速小于0.05倍入口1 m高度处风速的区域可以反映路堑内的积雪分布;平台的最优参数取值为,上风侧边坡比1∶3、7/6倍的行车道路宽度、5/6倍的行车道路深度。
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关键词
风吹雪
全路堑
积雪平台
数值模拟
参数优化
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职称材料
边坡坡度对路堤风吹雪影响研究
被引量：
18
13
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。
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关键词
风吹雪
路堤边坡
现场模型试验
数值模拟
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职称材料
不同风向角下线形布置双方柱脉动气动力特性研究
被引量：
3
14
作者
杨群
吴倩云
+2 位作者
姜会民
刘庆宽
刘小兵
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第13期159-166,192,共9页
为了给实际工程中线形布置双方形截面结构的脉动风荷载提供参考,通过刚性模型风洞试验测试了不同风向角下线形布置双方柱在不同间距时的脉动气动力系数,并与单方柱的结果进行了对比分析。结果表明:线形布置双方柱的脉动气动力特性按风...
为了给实际工程中线形布置双方形截面结构的脉动风荷载提供参考,通过刚性模型风洞试验测试了不同风向角下线形布置双方柱在不同间距时的脉动气动力系数,并与单方柱的结果进行了对比分析。结果表明:线形布置双方柱的脉动气动力特性按风向角可分为小风向角(0°≤α≤10°)、中等风向角(10°<α<80°)和大风向角(80°≤α≤90°)三类。在小风向角和大风向角下,脉动气动力系数分别在3.0<L/D<4.0和2.0<L/D<3.0时发生突升,需引起设计的高度重视。在中等风向角下,脉动气动力系数随间距的变化没有发生突变,按风向角又可细分为10°<α≤30°和30°<α<80°两类。
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关键词
线形布置双方柱
风洞试验
脉动气动力
风向角
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职称材料
高层建筑顶部围挡结构风荷载试验研究
被引量：
3
15
作者
马文勇
黄铮汉
+1 位作者
郑德乾
张正维
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022年第5期967-972,1037,1038,共8页
由于外观和功能需求,超高层建筑可能会建造比较高的顶部围挡,因其位于结构顶部,不同的顶部围挡高度可能会对高层建筑顶面局部范围的风荷载,以及对围挡本身的风荷载产生影响,而目前尚没有统一的风荷载取值依据。针对此问题,以方形断面超...
由于外观和功能需求,超高层建筑可能会建造比较高的顶部围挡,因其位于结构顶部,不同的顶部围挡高度可能会对高层建筑顶面局部范围的风荷载,以及对围挡本身的风荷载产生影响,而目前尚没有统一的风荷载取值依据。针对此问题,以方形断面超高层建筑为对象,采用刚性模型测压风洞试验方法,研究了建筑顶部无、有建造围挡及围挡高度,对建筑的顶面、外表面局部区域以及顶部围挡风荷载的影响。结果表明,超高层建筑顶部围挡及其高度对建筑顶面风压分布的影响最显著,需要在结构抗风中予以重视。基于风洞试验结果,通过考虑顶部围挡高度影响范围内风压的高斯、非高斯分布,给出了不同高度顶部围挡下的建筑顶面、外表面以及顶部围挡的风荷载取值建议,可为该类结构的抗风设计提供参考。
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关键词
超高层建筑
围挡
风洞试验
风压分布
体型系数
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职称材料
透风率及积雪形态对防雪栅防护效果的影响
被引量：
1
16
作者
刘庆宽
李海飞
+2 位作者
贾娅娅
孙元春
高岭
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期390-396,416,共8页
针对道路风吹雪灾害的工程防雪措施,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,系统研究防雪栅透风率和不同阶段积雪形态对防雪栅周边流场的影响特性,分析不同阶段积雪的形成机理,得到防雪栅周边积雪的演化规律。结果表明:随着防雪栅透风率...
针对道路风吹雪灾害的工程防雪措施,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,系统研究防雪栅透风率和不同阶段积雪形态对防雪栅周边流场的影响特性,分析不同阶段积雪的形成机理,得到防雪栅周边积雪的演化规律。结果表明:随着防雪栅透风率的增加,防雪栅背风侧低速区以及旋涡范围逐渐缩小,雪颗粒堆积的速度变慢,对于不同透风率的防雪栅,积雪均最先在其背风侧5 H~9 H范围内发生沉积(H为防雪栅高度),并逐渐向两侧延伸;防雪栅底部间隙使得气流在防雪栅底部被加速,雪颗粒不易沉积,有效延长了防雪栅被积雪掩埋的时间;防雪栅两侧-2.5 H~18 H范围雪颗粒均会发生沉积,随着积雪厚度的不断增加,积雪的增长速率逐渐趋缓。
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关键词
防雪栅
风吹雪灾害
现场实测
积雪形态
透风率
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职称材料
山区峡谷大跨度人行悬索桥抗风性能试验研究
被引量：
16
17
作者
刘小兵
姜会民
+2 位作者
赵煜程
杨群
陈思甜
《世界桥梁》
北大核心
2022年第2期57-63,共7页
为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数...
为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明:随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。
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关键词
人行桥
悬索桥
山区峡谷
抗风性能
气动力系数
涡振
颤振
风洞试验
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职称材料
塔冠对超高层建筑风致响应影响研究
被引量：
6
18
作者
马文勇
黄铮汉
+1 位作者
周佳豪
张璐
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第11期116-123,共8页
塔冠是超高建筑中外形变化最丰富的部分,由于其位于高层建筑顶部,其形状的改变对强风作用下高层建筑的基底弯矩、顶部的位移与加速度均有着较大的影响。对大气边界层风向下20种不同形状塔冠的方形截面高层建筑进行了高频天平测力风洞试...
塔冠是超高建筑中外形变化最丰富的部分,由于其位于高层建筑顶部,其形状的改变对强风作用下高层建筑的基底弯矩、顶部的位移与加速度均有着较大的影响。对大气边界层风向下20种不同形状塔冠的方形截面高层建筑进行了高频天平测力风洞试验,基于随机振动理论,分析了风荷载作用下不同塔冠高层建筑顶部的位移与加速度,对比了不同塔冠结构的风致响应,从减小风致效应的角度给出了塔冠外形的选取建议。研究表明,封闭式的方形开洞型塔冠表现明显优于其它形状的开洞型塔冠;光滑坡面型塔冠横风向响应小于其他类型的坡面型塔冠;棱锥型塔冠对顺风向响应有明显减小作用;阶梯型塔冠大部分情况下对顶部的位移与加速度响应没有明显影响。
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关键词
超高层建筑
塔冠
风洞试验
风荷载
风致响应
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职称材料
风致路堑积雪演化过程试验与模拟研究
被引量：
7
19
作者
马文勇
李江龙
+2 位作者
孙元春
李赛
白建方
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期284-292,共9页
路堑是交通线路常见的路基断面形式,因断面构造特征较路堤更容易发生风致雪灾害。为了给实际道路断面形式设计和风吹雪灾害防治提供建议和参考,采用风洞试验与数值模拟方法,研究了4种不同开敞形式的路堑在不同风速下风致雪漂移堆积演化...
路堑是交通线路常见的路基断面形式,因断面构造特征较路堤更容易发生风致雪灾害。为了给实际道路断面形式设计和风吹雪灾害防治提供建议和参考,采用风洞试验与数值模拟方法,研究了4种不同开敞形式的路堑在不同风速下风致雪漂移堆积演化过程,分析了风速和路堑开敞形式对积雪分布和演化过程的影响,并基于路面积雪量和积雪深度评估了不同路堑抵御雪灾害能力。结果表明:当上风侧边坡坡度大于下风侧边坡坡度时,路堑路面积雪量最少,路面的积雪最薄;增大风速和增加持续时间会加剧路面积雪,是影响积雪分布的重要因素;改变路堑边坡对减少路面积雪量作用有限,需设置其他防治措施来减轻道路风致雪灾害。
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关键词
风吹雪
路堑
风洞试验
数值模拟
雪堆积
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职称材料
干扰下方形超高层建筑风压的非高斯特性研究
被引量：
5
20
作者
何书勇
刘庆宽
+3 位作者
张同亿
郑云飞
王熙
付赛飞
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022年第2期249-255,405,共8页
借助刚性模型测压试验,对干扰状态下的方形超高层建筑表面风压的非高斯特性进行研究。给出非高斯测点数量干扰因子IF和非高斯测点数量占建筑总测点数的比例Q,来分析建筑表面风压非高斯特性受干扰的影响程度。以串列和并列布置为例,对受...
借助刚性模型测压试验,对干扰状态下的方形超高层建筑表面风压的非高斯特性进行研究。给出非高斯测点数量干扰因子IF和非高斯测点数量占建筑总测点数的比例Q,来分析建筑表面风压非高斯特性受干扰的影响程度。以串列和并列布置为例,对受扰建筑表面风压的非高斯区域进行划分,并给出其风荷载建议值。结果表明:参数Q和IF能够准确地描述受扰建筑表面风压非高斯区域的大小及其受干扰的影响程度,并确定了受扰建筑表面风压非高斯特性最明显时施扰建筑的位置;串列和并列布置下,施扰建筑对受扰建筑各表面风压非高斯区域的发生位置以及大小均产生不同程度的影响;考虑了受扰建筑表面风压的非高斯特性,给出串列和并列布置下受扰建筑表面风荷载极大负值随间距变化的拟合公式,结果可为此类结构的抗风设计提供参考。
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关键词
高层建筑
风洞试验
干扰效应
非高斯特性
风荷载
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职称材料
题名
桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展
1
作者
刘庆宽
韩原
孙一飞
郑云飞
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁路职业
技术
学院铁道
工程
系
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第2期187-200,342,共15页
基金
国家自然科学基金(51778381)
河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2022210078)
+2 种基金
科技冬奥专项(21475402D)
河北省高端人才项目(冀办[2019]63号)
河北省研究生创新资助项目(CXZZBS2023136)。
文摘
桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷诺数效应研究的发展历程,总结了针对圆形断面、矩形断面、主梁断面等不同桥梁结构断面雷诺数效应问题的研究进展,包括结构周围流场、气动力、风致振动随雷诺数的变化,指出了桥梁风工程雷诺数效应研究中尚待解决的问题,为今后该领域的研究提供参考和建议。
关键词
桥梁结构
风工程
雷诺数效应
气动力
风致振动
Keywords
bridge structure
wind engineering
Reynolds number effect
aerodynamic
wind-induced vibration
分类号
U441.2 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
TU317 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
不同风向圆角弧边截面超高层建筑风荷载特性
被引量：
1
2
作者
刘庆宽
杨硕琛
郑云飞
杨雄伟
王乾森
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁路职业
技术
学院铁道
工程
系
河北
地质大学城市地质与
工程
学院
出处
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第5期195-208,共14页
基金
河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2022210078)
河北省自然科学基金青年项目(E2023403007)
+2 种基金
中央引导地方科技发展资金项目(236Z5410G)
河北省高端人才项目([2019]63)
河北省教育厅青年拔尖项目(BJK2024130)。
文摘
实际工程中建筑平面为圆角处理与圆弧凸边相结合的超高层结构较为常见,针对此类结构进行了风荷载研究.以不同截面弧边凸起率的超高层建筑为研究对象,根据风洞测压试验得到的风压时程数据,对建筑表面风压分布、气动力系数以及气动力功率谱进行分析,得到不同工况下截面弧边凸起率对超高层建筑风荷载特性的影响规律.研究表明,在所测风向角范围内,随着弧边凸起率的增大:对于建筑表面风压分布,背风面CD与侧风面AD的平均风压系数整体上越接近于直边模型,而迎风面AB与侧风面BC变化比较复杂;对于平均风压、脉动风压以及极值风压,直边模型整体小于弧边模型,且弧边化会导致极值风吸力最大增大42%;对于横风向力系数及其功率谱,脉动升力系数以及脉动基底弯矩系数整体上有增大的趋势,功率谱峰值变化不规律;对于顺风向力系数及其功率谱,平均阻力系数与平均基底弯矩系数逐渐减小,功率谱没有明显谱峰,顺风向力主要受来流影响.对圆角方形建筑截面进行弧边化处理可能会导致局部风压过大,对幕墙抗风设计产生不利影响,但有利于降低结构顺风向风力.通过分析建筑表面风荷载特性,可为此类建筑的气动外形选择以及抗风设计提供参考.
关键词
超高层建筑
风荷载
风洞试验
圆角弧边化方形截面
风向角
Keywords
super high-rise building
wind load
wind tunnel test
rounded arc edged square cross section
wind direction angle
分类号
TU973 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
柔性光伏支架风振响应及地锚索的抑制效果试验研究
3
作者
马文勇
陈稳考
张振凯
檀永杰
陈健
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
中国电建集团
河北省
电力勘测设计研究院有限责任公司
出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第10期2395-2404,共10页
基金
河北省自然科学基金杰出青年基金资助项目(E2021210053)。
文摘
柔性光伏支架容易发生大幅风致振动,诱发多种结构安全性和使用性问题。目前风致振动规律并不明确,部分抑振措施的抑振效果也不清楚。本研究通过柔性光伏支架全气弹模型风洞试验,同步测试了单层索柔性支架的位移和索力,分析了风速、倾角和风向角对位移和索力的影响,提出了相应的抑振措施,并通过试验验证了其抑振效果。结果表明柔性光伏支架在强风作用下发生竖向和扭转耦合的振动。风吸时柔性支架位移响应最大;风压时索端力响应最大。对于柔性支架连接件而言,风吸时为不利工况;对于柔性支架立柱和基础设计而言,风压时为不利工况。柔性光伏支架的位移响应和索端力响应密切相关,发生较大扭转位移时索端力也会有较大变化,索端力响应与位移响应表现出了很好的一致性。考虑到柔性支架几何非线性的结构特征,索端力是结构设计中最重要的参数,因此索端力响应放大系数在实际设计中更加重要。风吸时,增设地锚索对柔性光伏支架的竖向位移和扭转位移有明显抑制效果,且组件倾角越大抑制效果越明显。对于索端力而言,增设地锚索可以有效减小索力的波动,且组件倾角越大,增设地锚索的效果越好。
关键词
柔性光伏支架
气弹模型试验
位移响应
索力响应
抑振措施
Keywords
flexible photovoltaic bracket
aeroelastic model test
displacement response
cable force response
vibration mitigation measures
分类号
TU311.3 [建筑科学—结构工程]
TK519 [动力工程及工程热物理—热能工程]
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职称材料
题名
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
4
作者
魏宏伟
刘衎
魏克勤
贾娅娅
刘庆宽
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点试验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第12期150-161,共12页
基金
河北省春晖人才计划项目(A2022210025)。
文摘
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。
关键词
无叶片风力机
涡激振动
自由度
发电效率
折减风速
Keywords
bladeless wind turbine
vortex-induced vibration
degree of freedom
power generation
reduced wind speed
分类号
TK8 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
山区V形峡谷桥位风场特性风洞试验研究
5
作者
靖洪淼
赵万茹
赵健
安路明
于超
刘庆宽
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
中国铁建大桥
工程
局集团有限公司
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第6期157-167,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52208494)
河北省自然科学基金项目(E2024210037,E2021210063)
+2 种基金
河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2022210078)
中央引导地方科技发展资金项目(236Z5410G)
河北省高端人才项目(冀办[2019]63号).
文摘
山区峡谷桥位处的风场特性非常复杂,成为山区大跨桥梁设计和建造的新难题。为准确获取山区峡谷内的风场特性,并研究风场特性的分布规律,以某待建大跨桥梁所在的山区V形峡谷桥位风场为研究对象,分别进行了均匀来流和边界层湍流风场来流下地形模型风洞试验,研究了不同风向角下桥位的平均风场特性和脉动风场特性,分析了桥塔和主梁位置处的风场特性分布规律。并对比了边界层湍流风场来流下V形峡谷中主梁1/6跨和跨中与来流风特性。结果表明:相关抗风规范中适用于平坦地形的风剖面无法应用于山区峡谷地形,并且峡谷内风攻角变化范围较大,V形峡谷内风攻角取值范围建议-20°~+20°。当来流方向和峡谷走向一致时,湍流强度也较小,而桥梁背风侧湍流强度大,桥梁设计时应对背风侧加固。主梁跨中和桥塔位置的脉动风功率谱均与von Kármán谱吻合。该研究可为类似的山区V形峡谷大跨桥梁的抗风分析和设计提供参考。
关键词
山区V形峡谷
桥位
风场特性
风向角
风洞试验
Keywords
V-shaped canyon in mountain valley
bridge site
wind characteristics
wind direction angle
wind tunnel test
分类号
U448.27 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
新疆克塔铁路沿线导风板作用下风雪流场的仿真分析
6
作者
于雪涛
刘梦珂
刘庆宽
司新奇
杨强强
机构
石家庄铁道大学交通运输学院
石家庄铁道大学
石家庄铁道大学土木
工程
学院
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
山西晋通公路
工程
监理有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第19期8226-8232,共7页
基金
河北省社会科学基金(HB21SH015)。
文摘
冬季时风吹雪灾害给位于中国新疆西北地区的克塔铁路(克拉玛依—塔城)的安全运营带来极大的障碍,为了防治该灾害,采用数值模拟方法,研究了克塔铁路沿线50年重现期风速下导风板不同高度和角度设计参数对既定铁路路堤周围风雪流场的影响以及路堤周围的积雪分布情况。结果表明:在50年重现期风速下,增大导风板与主风向的布设角度,会减弱导风板对风雪流的输导作用。导风板角度设置为60°时,呈现出最佳的导雪效果。增加导风板的布设高度,会增大其加速区覆盖范围,此时更有利于风雪流顺利通过,从而降低雪颗粒的堆积概率。导风板高度设置为2 m时,具有较高的性价比。
关键词
导风板
风吹雪
重现期
风雪防护
Keywords
wind deflector
snow drifting
return period
snow protection
分类号
U216.41 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
不同宽深比理想U形峡谷风场特性数值模拟研究
7
作者
靖洪淼
崔胜楠
李维康
乔明哲
赵万茹
许浩然
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学道路与铁道
工程
安全保障教育部重点实验室
石家庄铁路职业
技术
学院铁道
工程
系
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第8期175-183,共9页
基金
国家自然科学基金(52208494)
河北省自然科学基金(E2024210037,E2021210063)。
文摘
山区峡谷地形多变,风场特性较平原地区更加复杂。为探究山区U形峡谷风场特性及其分布规律,采用大涡模拟方法对不同宽深比的理想U形峡谷进行了数值模拟,分析了峡谷内平均风特性、脉动风特性和流场。结果表明,峡谷宽深比对平均风特性和脉动风特性存在显著影响,随着峡谷宽深比的减小,峡谷中的平均风速逐渐减小,峡谷的加速效应减弱,峡谷底部中心风攻角由正逐渐减小为负,湍流强度逐渐增大。峡谷内部各个位置处的功率谱均与von Kármán谱吻合较好,宽深比为0.33峡谷中心处脉动风谱峰值频率最小,由于山的阻挡作用,宽深比小的峡谷入口前的气流更加剧烈,峡谷内部涡更大。各工况峡谷内湍流积分尺度随高度增加先增大后减小,在峡谷上方逐渐增大,随着峡谷宽深比增大,峡谷内各处湍流积分尺度变化逐渐变小。
关键词
U形峡谷
宽深比
大涡模拟方法
风场特性
流场
Keywords
U-shaped canyon
width-depth ratio
large eddy simulation approach
wind characteristics
flow field
分类号
U442.59 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
全风向下平单轴光伏支架风致扭转气动失稳试验研究
被引量：
1
8
作者
马文勇
王贺朋
纪寅峰
邹创
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学道路与铁道
工程
安全保障省部共建教育部重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
上海电气电站设备有限公司发电机厂
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第20期221-228,281,共9页
基金
河北省自然科学基金杰出青年基金项目(E20212153)
石家庄铁道大学研究生创新资助项目(YC2023077)。
文摘
针对平单轴光伏支架风致扭转气动失稳问题,采用全气弹模型,在风洞中复现了光伏支架的扭转气动失稳现象。通过对扭转响应和临界风速的分析,明确了平单轴光伏支架的风致振动特性。结果表明:光伏支架在-45°~45°的倾角范围内都可能发生扭转气动失稳,光伏组件水平放置时临界风速较高;小倾角下阻尼对临界风速影响较小,大倾角下增加阻尼可以提高临界风速;随着来流与光伏支架法线方向夹角(风向角)的增大,临界风速逐渐增加;斜风向下光伏支架尾流端部振动比迎风端部更剧烈。
关键词
平单轴光伏支架
气弹模型试验
临界风速
斜风向
阻尼比
Keywords
single-axis tracker
aeroelastic model test
critical wind speed
oblique flow
damping ratio
分类号
TH212 [机械工程—机械制造及自动化]
TH213.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响
9
作者
付赛飞
贾娅娅
周一航
陈娟
郑云飞
刘庆宽
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁路职业
技术
学院铁道
工程
系
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期450-455,615,616,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(5177838)
河北省自然科学基金资助项目(E2018210044,E2021210110)
河北省高端人才资助项目(冀办[2019]63号)。
文摘
为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。
关键词
煤棚
风洞试验
防风网
分区体型系数
功率谱
Keywords
coal shed
wind tunnel test
windproof net
partition body coefficient
power spectru
分类号
TU312.1 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
典型接触条件下双层螺旋曲杆束的弯曲特性
10
作者
王荣辉
刘锡月
赵勇霖
甄晓霞
张卓杰
机构
华南理工大学土木与交通学院
道路与铁道
工程
安全保障教育部重点实验室石家庄铁道大学
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
出处
《华南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第6期12-24,共13页
基金
国家自然科学基金项目(52178138)
广东省自然科学基金项目(2024A1515012262)。
文摘
为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理,考虑丝间摩擦滑移,建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导,同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和结果对比。由弯曲变形时侧丝所受剪切力的分布规律获得了两类接触条件下的丝间相对滑移方向,并在此基础上根据平衡方程推导得到侧丝滑移后的轴力限值;通过对各丝贡献的弯矩求和得到在拉-弯耦合作用下曲杆束各截面的弯矩-局部曲率关系式,并提出一种简化的弯矩-曲率均值关系式描述其整体弯曲行为。结果表明:由于侧丝沿曲杆束整体轴向周期旋转,相邻丝之间接触面有滑移驻点,且驻点两侧相对滑移方向相反;侧丝-侧丝、侧丝-芯丝接触面的滑移驻点、初始滑移位置不同;忽略内部滑移扩展过程,两类接触条件下双层螺旋曲杆束具有相同的弯矩-曲率均值关系式,函数图像呈双折线;半精细化有限元模型滑移前后的弯曲变形结果与解析值的相对误差小于4%,且提取的丝间相对滑移结果规律与分析结论相符。
关键词
螺旋曲杆束
拉-弯耦合
丝间滑移
弯曲特性
接触条件
半精细化有限元模型
Keywords
spiral strand
tension-bending coupling effect
slippage between wires
bending characteristics
contact conditions
semi-refined finite element model
分类号
U443.38 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
大跨度不规则五边形双钢拱肋气动特性研究
11
作者
刘小兵
张德旺
丰斌
王欣
杨群
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
出处
《振动.测试与诊断》
北大核心
2025年第4期658-665,839,840,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52008273,52078313)
河北省自然科学基金资助项目(E2020210083)
+1 种基金
河北省自然科学基金创新研究群体资助项目(E2022210078)
中央引导地方科技发展资金资助项目(236Z5407G,236Z5410G)。
文摘
针对大跨度拱桥不规则截面双拱肋的气动特性问题,以国内某座大跨度拱桥跨中不规则五边形截面双钢拱肋为工程背景开展研究。首先,通过刚性节段模型测压试验,测试该拱肋在8个不同间距比和11个不同风攻角下的气动力系数和斯托罗哈数,并与单拱肋的结果进行对比分析;然后,通过数值计算方法,研究风攻角α=0°条件下间距对气动特性的影响机理。结果表明:双拱肋的气动力系数存在明显的临界间距效应,当α=-5°时,临界间距比(L/B)_(cr)=2.0~2.5,其他风攻角下,(L/B)_(cr)=2.5~3.0;上游拱肋的气动力系数在L/B<(L/B)_(cr)时表现为明显的减小效应,而在L/B>(L/B)_(cr)时干扰效应不明显;下游拱肋的阻力和扭矩系数绝对值均表现为显著的减小效应,升力系数的干扰效应与风攻角密切相关;不同间距比下双拱肋的斯托罗哈数在不同程度上均小于单拱肋的斯托罗哈数。
关键词
不规则五边形双钢拱肋
气动力系数
斯托罗哈数
风洞试验
气动干扰
Keywords
irregular pentagonal twin steel arch ribs
aerodynamic force coefficients
Strouhal numbers
wind tunnel test
aerodynamic interference
分类号
U441.2 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
TH138 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
路堑积雪平台的作用机理及参数优化研究
12
作者
马文勇
郭世怡
李赛
张智博
高毅
詹子悦
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学道路与铁道
工程
安全保障省部共建教育部重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第7期114-123,共10页
基金
国家自然科学基金(52278511)
河北省研究生创新资助项目(CXZZBS2024142)。
文摘
风吹雪灾害会降低路面能见度同时造成积雪堆积。因此准确预测路堑内的雪浓度与积雪是路堑风吹雪灾害研究的重点。研究采用欧拉方法的混合多相流模型进行数值模拟,并基于典型全路堑的实测数据验证了模拟方法的正确性。模拟得到流场、壁面摩擦速度、积雪以及能见度的分布情况。通过分析模拟结果揭示了积雪平台的防治机理,并提出最优的参数取值。结果表明:积雪平台可以产生低风速区域,有效地捕获雪粒从而减少路面积雪;路堑中风速小于0.05倍入口1 m高度处风速的区域可以反映路堑内的积雪分布;平台的最优参数取值为,上风侧边坡比1∶3、7/6倍的行车道路宽度、5/6倍的行车道路深度。
关键词
风吹雪
全路堑
积雪平台
数值模拟
参数优化
Keywords
snow drifting
full road cutting
snow platform
numerical simulation
parametric optimization
分类号
U213.12 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
边坡坡度对路堤风吹雪影响研究
被引量：
18
13
作者
刘庆宽
梁朋飞
高岭
何书勇
李海飞
贾娅娅
无
机构
石家庄铁道大学
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
河北省
交通规划设计院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第3期87-94,共8页
基金
国家自然科学基金(51778381)
河北省自然科学基金(E2018210044)
河北省高端人才(冀办[2019]63号)。
文摘
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。
关键词
风吹雪
路堤边坡
现场模型试验
数值模拟
Keywords
drifting snow
side slope of embankment
field model test
numerical simulation
分类号
U418.5 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U212.34 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
不同风向角下线形布置双方柱脉动气动力特性研究
被引量：
3
14
作者
杨群
吴倩云
姜会民
刘庆宽
刘小兵
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第13期159-166,192,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52078313,52008273)
河北省自然科学基金项目(E2018210105,E2020210083)
+2 种基金
河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019118)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题(ZZ2020-14)
河北省大型基础设施防灾减灾协同创新中心资助项目。
文摘
为了给实际工程中线形布置双方形截面结构的脉动风荷载提供参考,通过刚性模型风洞试验测试了不同风向角下线形布置双方柱在不同间距时的脉动气动力系数,并与单方柱的结果进行了对比分析。结果表明:线形布置双方柱的脉动气动力特性按风向角可分为小风向角(0°≤α≤10°)、中等风向角(10°<α<80°)和大风向角(80°≤α≤90°)三类。在小风向角和大风向角下,脉动气动力系数分别在3.0<L/D<4.0和2.0<L/D<3.0时发生突升,需引起设计的高度重视。在中等风向角下,脉动气动力系数随间距的变化没有发生突变,按风向角又可细分为10°<α≤30°和30°<α<80°两类。
关键词
线形布置双方柱
风洞试验
脉动气动力
风向角
Keywords
two square cylinders arranged inline
wind tunnel test
fluctuating aerodynamic force
wind direction angle
分类号
TU311 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
高层建筑顶部围挡结构风荷载试验研究
被引量：
3
15
作者
马文勇
黄铮汉
郑德乾
张正维
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
河南工业大学土木
工程
学院
奥雅纳
工程
咨询(上海)有限公司
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022年第5期967-972,1037,1038,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51408196)
河北省教育厅重点资助项目(ZD2018063)
河南工业大学青年骨干教师培育计划资助项目。
文摘
由于外观和功能需求,超高层建筑可能会建造比较高的顶部围挡,因其位于结构顶部,不同的顶部围挡高度可能会对高层建筑顶面局部范围的风荷载,以及对围挡本身的风荷载产生影响,而目前尚没有统一的风荷载取值依据。针对此问题,以方形断面超高层建筑为对象,采用刚性模型测压风洞试验方法,研究了建筑顶部无、有建造围挡及围挡高度,对建筑的顶面、外表面局部区域以及顶部围挡风荷载的影响。结果表明,超高层建筑顶部围挡及其高度对建筑顶面风压分布的影响最显著,需要在结构抗风中予以重视。基于风洞试验结果,通过考虑顶部围挡高度影响范围内风压的高斯、非高斯分布,给出了不同高度顶部围挡下的建筑顶面、外表面以及顶部围挡的风荷载取值建议,可为该类结构的抗风设计提供参考。
关键词
超高层建筑
围挡
风洞试验
风压分布
体型系数
Keywords
super high-rise building
parapet wall
wind tunnel test
wind pressure distribution
shape coefficient
分类号
TU973.213 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
透风率及积雪形态对防雪栅防护效果的影响
被引量：
1
16
作者
刘庆宽
李海飞
贾娅娅
孙元春
高岭
机构
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
中国铁路设计集团有限公司
河北省
交通规划设计院
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期390-396,416,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778381)
河北省自然科学基金资助项目(E2018210044,E2021210110)
+2 种基金
河北省高端人才资助项目(冀办[2019]63号)
河北省研究生创新资助项目(CXZZSS2020065)
石家庄铁道大学研究生创新资助项目(YC2020016)。
文摘
针对道路风吹雪灾害的工程防雪措施,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,系统研究防雪栅透风率和不同阶段积雪形态对防雪栅周边流场的影响特性,分析不同阶段积雪的形成机理,得到防雪栅周边积雪的演化规律。结果表明:随着防雪栅透风率的增加,防雪栅背风侧低速区以及旋涡范围逐渐缩小,雪颗粒堆积的速度变慢,对于不同透风率的防雪栅,积雪均最先在其背风侧5 H~9 H范围内发生沉积(H为防雪栅高度),并逐渐向两侧延伸;防雪栅底部间隙使得气流在防雪栅底部被加速,雪颗粒不易沉积,有效延长了防雪栅被积雪掩埋的时间;防雪栅两侧-2.5 H~18 H范围雪颗粒均会发生沉积,随着积雪厚度的不断增加,积雪的增长速率逐渐趋缓。
关键词
防雪栅
风吹雪灾害
现场实测
积雪形态
透风率
Keywords
snow fence
drifting snow disaster
field measurement
snow distribution
porosity
分类号
U418.5 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U212.34 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
山区峡谷大跨度人行悬索桥抗风性能试验研究
被引量：
16
17
作者
刘小兵
姜会民
赵煜程
杨群
陈思甜
机构
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学土木
工程
学院
重庆交通大学土木
工程
学院
出处
《世界桥梁》
北大核心
2022年第2期57-63,共7页
基金
国家自然科学基金项目(52078313,52008273)
河北省自然科学基金项目(E2020210083)。
文摘
为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明:随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。
关键词
人行桥
悬索桥
山区峡谷
抗风性能
气动力系数
涡振
颤振
风洞试验
Keywords
pedestrian bridge
suspension bridge
ravine in mountainous area
wind resistant performance
aerodynamic coefficient
vortex-induced vibration
flutter
wind tunnel test
分类号
U448.11 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
U448.25 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
塔冠对超高层建筑风致响应影响研究
被引量：
6
18
作者
马文勇
黄铮汉
周佳豪
张璐
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第11期116-123,共8页
基金
河北省教育厅重点项目(ZD2018063)。
文摘
塔冠是超高建筑中外形变化最丰富的部分,由于其位于高层建筑顶部,其形状的改变对强风作用下高层建筑的基底弯矩、顶部的位移与加速度均有着较大的影响。对大气边界层风向下20种不同形状塔冠的方形截面高层建筑进行了高频天平测力风洞试验,基于随机振动理论,分析了风荷载作用下不同塔冠高层建筑顶部的位移与加速度,对比了不同塔冠结构的风致响应,从减小风致效应的角度给出了塔冠外形的选取建议。研究表明,封闭式的方形开洞型塔冠表现明显优于其它形状的开洞型塔冠;光滑坡面型塔冠横风向响应小于其他类型的坡面型塔冠;棱锥型塔冠对顺风向响应有明显减小作用;阶梯型塔冠大部分情况下对顶部的位移与加速度响应没有明显影响。
关键词
超高层建筑
塔冠
风洞试验
风荷载
风致响应
Keywords
super high-rise building
tower crown
wind tunnel test
wind load
wind-induced response
分类号
TU973.213 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
风致路堑积雪演化过程试验与模拟研究
被引量：
7
19
作者
马文勇
李江龙
孙元春
李赛
白建方
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学道路与铁道
工程
安全保障省部共建教育部重点实验室
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
中国铁路设计集团有限公司
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期284-292,共9页
基金
河北省自然科学基金(E2021210053)。
文摘
路堑是交通线路常见的路基断面形式,因断面构造特征较路堤更容易发生风致雪灾害。为了给实际道路断面形式设计和风吹雪灾害防治提供建议和参考,采用风洞试验与数值模拟方法,研究了4种不同开敞形式的路堑在不同风速下风致雪漂移堆积演化过程,分析了风速和路堑开敞形式对积雪分布和演化过程的影响,并基于路面积雪量和积雪深度评估了不同路堑抵御雪灾害能力。结果表明:当上风侧边坡坡度大于下风侧边坡坡度时,路堑路面积雪量最少,路面的积雪最薄;增大风速和增加持续时间会加剧路面积雪,是影响积雪分布的重要因素;改变路堑边坡对减少路面积雪量作用有限,需设置其他防治措施来减轻道路风致雪灾害。
关键词
风吹雪
路堑
风洞试验
数值模拟
雪堆积
Keywords
snow drift
road cutting
wind tunnel test
numerical simulation
snow accumulation
分类号
U213.12 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
干扰下方形超高层建筑风压的非高斯特性研究
被引量：
5
20
作者
何书勇
刘庆宽
张同亿
郑云飞
王熙
付赛飞
机构
石家庄铁道大学土木
工程
学院
石家庄铁道大学省部共建交通
工程
结构力学行为与系统安全国家重点实验室
河北省风工程和风能利用工程技术创新中心
中国中元国际
工程
有限公司
石家庄铁路职业
技术
学院铁道
工程
系
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022年第2期249-255,405,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778381)
河北省自然科学基金资助项目(E2018210044)
+1 种基金
河北省高端人才资助项目(冀办[2019]63号)
河北省研究生创新资助项目(CXZZSS2020065)。
文摘
借助刚性模型测压试验,对干扰状态下的方形超高层建筑表面风压的非高斯特性进行研究。给出非高斯测点数量干扰因子IF和非高斯测点数量占建筑总测点数的比例Q,来分析建筑表面风压非高斯特性受干扰的影响程度。以串列和并列布置为例,对受扰建筑表面风压的非高斯区域进行划分,并给出其风荷载建议值。结果表明:参数Q和IF能够准确地描述受扰建筑表面风压非高斯区域的大小及其受干扰的影响程度,并确定了受扰建筑表面风压非高斯特性最明显时施扰建筑的位置;串列和并列布置下,施扰建筑对受扰建筑各表面风压非高斯区域的发生位置以及大小均产生不同程度的影响;考虑了受扰建筑表面风压的非高斯特性,给出串列和并列布置下受扰建筑表面风荷载极大负值随间距变化的拟合公式,结果可为此类结构的抗风设计提供参考。
关键词
高层建筑
风洞试验
干扰效应
非高斯特性
风荷载
Keywords
high-rise building
wind tunnel test
interference effect
non-Gaussian feature
wind load
分类号
TU972.9 [建筑科学—建筑设计及理论]
TU201.1 [建筑科学—建筑设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展
刘庆宽
韩原
孙一飞
郑云飞
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
不同风向圆角弧边截面超高层建筑风荷载特性
刘庆宽
杨硕琛
郑云飞
杨雄伟
王乾森
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
1
在线阅读
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职称材料
3
柔性光伏支架风振响应及地锚索的抑制效果试验研究
马文勇
陈稳考
张振凯
檀永杰
陈健
《振动工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
4
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
魏宏伟
刘衎
魏克勤
贾娅娅
刘庆宽
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
5
山区V形峡谷桥位风场特性风洞试验研究
靖洪淼
赵万茹
赵健
安路明
于超
刘庆宽
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
6
新疆克塔铁路沿线导风板作用下风雪流场的仿真分析
于雪涛
刘梦珂
刘庆宽
司新奇
杨强强
《科学技术与工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
7
不同宽深比理想U形峡谷风场特性数值模拟研究
靖洪淼
崔胜楠
李维康
乔明哲
赵万茹
许浩然
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
8
全风向下平单轴光伏支架风致扭转气动失稳试验研究
马文勇
王贺朋
纪寅峰
邹创
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
9
防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响
付赛飞
贾娅娅
周一航
陈娟
郑云飞
刘庆宽
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
10
典型接触条件下双层螺旋曲杆束的弯曲特性
王荣辉
刘锡月
赵勇霖
甄晓霞
张卓杰
《华南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
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职称材料
11
大跨度不规则五边形双钢拱肋气动特性研究
刘小兵
张德旺
丰斌
王欣
杨群
《振动.测试与诊断》
北大核心
2025
0
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职称材料
12
路堑积雪平台的作用机理及参数优化研究
马文勇
郭世怡
李赛
张智博
高毅
詹子悦
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
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职称材料
13
边坡坡度对路堤风吹雪影响研究
刘庆宽
梁朋飞
高岭
何书勇
李海飞
贾娅娅
无
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021
18
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职称材料
14
不同风向角下线形布置双方柱脉动气动力特性研究
杨群
吴倩云
姜会民
刘庆宽
刘小兵
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021
3
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职称材料
15
高层建筑顶部围挡结构风荷载试验研究
马文勇
黄铮汉
郑德乾
张正维
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
16
透风率及积雪形态对防雪栅防护效果的影响
刘庆宽
李海飞
贾娅娅
孙元春
高岭
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
17
山区峡谷大跨度人行悬索桥抗风性能试验研究
刘小兵
姜会民
赵煜程
杨群
陈思甜
《世界桥梁》
北大核心
2022
16
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职称材料
18
塔冠对超高层建筑风致响应影响研究
马文勇
黄铮汉
周佳豪
张璐
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021
6
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职称材料
19
风致路堑积雪演化过程试验与模拟研究
马文勇
李江龙
孙元春
李赛
白建方
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023
7
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职称材料
20
干扰下方形超高层建筑风压的非高斯特性研究
何书勇
刘庆宽
张同亿
郑云飞
王熙
付赛飞
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2022
5
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职称材料
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