下击暴流风荷载及其对输电线塔结构的灾害作用是目前国际风工程领域的研究热点和前沿课题。作者在国家自然科学基金委员会“十一五”有关重点科研项目的支撑下对自己近年来在下击暴流强风和输电线塔结构体系抗风研究方向所取得的成果进行了全面的总结。书中介绍了当前国内外关于下击暴流的研究进展，深入探讨了理想下击暴流的数值模拟方法，理想下击暴流的下沉和扩散过程及理想下击暴流的风剖面特征，创建了实际下击暴流的混合数值模拟方法，提出了下击暴流作用下输电线塔倒塌全过程的分析方法和倒塌的破坏特征。 本书可供广大从事风工程研究的学者和从事风振相关研究、设计、控制的结构工程师参考。
样章试读
目录
- 前言
第1章 绪论
1.1 雷暴强风
1.2 下击暴流的发现、定义和分类
1.3 下击暴流的基本特征
1.3.1 尺度特征
1.3.2 速度特征
1.3.3 随机特征
1.3.4 风压特征
1.4 下击暴流的研究现状
1.4.1 下击暴流现场实测
1.4.2 下击暴流解析模型
1.4.3 下击暴流物理模拟
1.4.4 下击暴流数值模拟
1.4.5 下击暴流风荷载模拟
1.4.6 下击暴流风荷载规范
1.5 输电线塔结构的抗下击暴流研究现状
1.5.1 下击暴流的强灾害性
1.5.2 输电线塔结构的抗下击暴流研究
参考文献
第2章 理想下击暴流的数值模拟方法
2.1 CFD与CWE
2.2 流体动力学控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.2.3 能量守恒方程
2.2.4 控制方程的通用形式
2.3 湍流运动的数值模拟
2.3.1 湍流的基本方程
2.3.2 湍流的数值模拟方法
2.3.3 湍流模型
2.3.4 近壁区的湍流模拟
2.3.5 数值求解方法
2.3.6 数值计算流程
2.4 下击暴流的数值模型
2.4.1 风场模型
2.4.2 边界条件
2.4.3 湍流模型与网格
参考文献
第3章 理想下击暴流的形成、下沉与扩散过程
3.1 计算模型与计算参数
3.1.1 风场模型
3.1.2 边界条件
3.1.3 湍流模型与网格
3.2 形成、下沉与扩散过程
3.2.1 下击暴流形成、下沉与扩散过程的速度云图
3.2.2 下击暴流形成、下沉与扩散过程的湍动能云图
3.3 冲击地面前后的风场特征
3.3.1 下击暴流冲击地面前后的风速云图和矢量场
3.3.2 下击暴流冲击地面前后的瞬时风速分布
3.4 下击暴流的瞬态风速特征
3.4.1 水平风速的瞬态分布
3.4.2 竖向风速的瞬态分布
第4章 理想下击暴流的风剖面特征
4.1 稳态风剖面
4.1.1 水平风速的稳态分布
4.1.2 竖向风速的稳态分布
4.2 下击暴流与大气边界层风的风剖面特征比较
4.2.1 相关参数
4.2.2 竖直风剖面
4.2.3 径向风剖面
4.3 初始出流条件对风剖面的影响
4.3.1 初始出流直径的影响
4.3.2 初始出流高度的影响
4.3.3 初始出流速度的影响
4.3.4 初始出流倾角的影响
4.3.5 初始初流条件研究小结
参考文献
第5章 实际下击暴流形成的气象模式数值模拟
5.1 对流单体结构及对流云特征
5.1.1 对流单体结构
5.1.2 对流云特征
5.2 下击暴流的中尺度天气背景
5.2.1 多单体雷暴
5.2.2 超级单体雷暴
5.2.3 飑线
5.2.4 中尺度对流复合体
5.3 基于中尺度ARPS模式的实际下击暴流模拟
5.3.1 中尺度ARPS数值模式
5.3.2 实例模拟
5.4 基于三维积云模式的实际下击暴流模拟
5.4.1 三维完全弹性冰雹云数值模式
5.4.2 实例模拟
5.5 基于中-云尺度气象模式嵌套模拟实际下击暴流
参考文献
第6章 实际下击暴流风场的多尺度混合数值模拟
6.1 混合数值模拟方案
6.2 武汉“7·27”下击暴流风场的混合数值模拟
6.2.1 高分辨率积云模式模拟及结果分析
6.2.2 混合数值模拟及结果分析
6.3 武汉“6·22”下击暴流风场的混合数值模拟
6.3.1 高分辨率积云模式模拟及结果分析
6.3.2 混合数值模拟及结果分析
6.4 广州“7·21”下击暴流风场的混合数值模拟
6.4.1 高分辨率积云模式模拟及结果分析
6.4.2 混合数值模拟及结果分析
6.5 下击暴流的多尺度混合数值模拟与理想数值模拟比较
6.5.1 模拟方法
6.5.2 近地风场特征
6.5.3 风剖面特征
参考文献
第7章 下击暴流风荷载模拟
7.1 下击暴流风荷载的基本表达
7.2 下击暴流的风荷载模型
7.3 下击暴流平均成分的数值模拟
7.3.1 基于竖直风剖面和时间函数的时变平均风速模拟方法
7.3.2 基于改进的OBV模型的时变平均风速模拟方法
7.4 下击暴流脉动成分的数值模拟
7.4.1 脉动风速模型
7.4.2 脉动风速模拟的谐波叠加法
7.5 下击暴流风荷载的模拟检验
7.5.1 AAFB风速记录
7.5.2 数值参数
7.5.3 模拟方法
7.5.4 结果与分析
参考文献
第8章 下击暴流作用下输电线塔结构的倒塌响应全过程分析
8.1 下击暴流作用下输电线塔结构的响应特征
8.1.1 两种风力作用下输电线塔结构的荷载效应
8.1.2 输电线塔结构截面的抗弯抗力
8.1.3 两种风力作用下输电线塔结构截面抗风能力的比较
8.1.4 下击暴流作用下输电线塔结构的响应特征
8.2 下击暴流作用下输电线塔有限元时程分析中的几个问题
8.2.1 输电线塔结构有限元时程响应分析的多尺度问题
8.2.2 整体尺度有限元分析时结构节点的大位移问题
8.2.3 整体尺度有限元分析的压杆失稳问题
8.2.4 结构节点尺度的精细有限元分析及两种尺度的位移和力学边界协调条件问题
8.3 下击暴流作用下输电线塔考虑节点大位移求解的共转法
8.3.1 基本思路
8.3.2 采用共转法求解三维梁单元内力
8.3.3 整体切线刚度矩阵
8.3.4 增量有限元求解
8.4 塔身主杆弹塑性失稳的有限元模型
8.4.1 主杆失稳的“弯矩-轴力-轴向刚度”关系
8.4.2 主杆失稳的有限元模型
8.5 塔身主杆法兰螺栓联结拼装节点的等效梁单元
8.5.1 法兰螺栓联结节点等效梁单元参数的求取方法
8.5.2 法兰螺栓联结节点(包括有螺栓脱落)的精细有限元模型
8.5.3 法兰螺栓联结节点(包括有螺栓脱落)等效梁单元的参数
8.6 结构节点的精细有限元模型及位移和力学边界协调条件
8.6.1 结构节点区的精细实体有限元模型
8.6.2 位移与力学的边界相容条件
8.6.3 结构节点区动应力场和焊缝裂纹萌生累积疲劳损伤的计算实例
8.7 下击暴流作用下输电线塔的倒塌响应分析
8.7.1 输电线塔倒塌破坏的关键部位
8.7.2 输电线塔塔身关键部位杆件失稳的顺序及其对倒塌的影响
8.7.3 塔身主杆法兰拼装节点螺栓脱落损伤对倒塌的影响
8.7.4 结构节点焊缝裂纹萌生累积疲劳损伤对倒塌的影响
参考文献
附录 单元坐标系的单位矢向量推导
京公网安备 11010102004214号