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脉动风场的模拟方法及其在输电线路风振计算中的应用

2013-08-21沈国辉黄俏俏邢月龙楼文娟孙炳楠

空气动力学学报 2013年1期
关键词:风速体系方法

沈国辉,黄俏俏,郭 勇,邢月龙,楼文娟,孙炳楠

(1.浙江大学 土木工程学系,浙江 杭州 310058;2.浙江省电力设计院,浙江 杭州 310007)

0 引 言

结构风振时程分析需要有作为输入的脉动风荷载,由于输电塔是格构式透空结构,不能像房屋结构那样采用测压试验获得脉动风荷载,因此需要采用人工模拟方法来获得。脉动风场的模拟主要是具有相关性的风速时程模拟,在风速时程基础上获得脉动风荷载时程。

脉动风场的模拟方法中,主要采用谐波合成法[1-4](WAWS法)和线性滤波法[5-8](AR 法)。以往的研究中,在输电塔的风场模拟方面以上两种方法均有采用[9-10],在输电塔线体系的风场模拟上只有采用谐波分解法[11-12]的实例。在应用谐波合成法时,风谱有多种选择,算法也有很多,如基于快速傅里叶变换(FFT)[11]和基于特征值分解(POD)[13]等,模拟的风场还有一维风场[11]和三维风场的区分[12]。可见脉动风场的模拟有很多选择,使查阅这些文献的读者感到迷惑,同时根据笔者的广泛文献查阅,并没有研究针对各种方法的适用性和计算效率进行过对比,也没有研究比较过各种模拟方法得到的计算结果。

基于以上背景,本文应用各种脉动风场的模拟方法模拟出输电塔和塔线体系的脉动风场,考虑一维风场和三维风场情况,对比各种方法的计算效率和计算结果,分析各种模拟方法的适用性和等价性,最后讨论单塔和塔线体系风振计算结果的差异,对输电线路和其他构筑物的脉动风场模拟具有工程参考价值。……

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