冀北坝上地区农田防护林防风固沙效应研究

以冀北坝上地区农田防护林为研究对象，通过野外观测风速和输沙量变化，对比分析乔木（杨树）、灌木（沙棘）、乔灌混交（榆树+柠条）3种不同类型防护林的防风固沙效应。结果表明，不同类型农田防护林水平方向上的防风效应差异显著，最大防风效应位置和防护范围不同；乔木防护林最大防风效应在林后2H（18 m）处，防护范围相对较大；灌木防护林最大防风效应在林后5H（12 m）处，乔灌混交防护林最大防风效应在林后3H（8 m）处，防护范围相对较小；总的来看，30、200 cm高度平均防风效应:灌木防护林（25.0%、20.8%）＞乔灌混交防护林（24.2%、20.2%）＞乔木防护林（15.9%、12.9%）；垂直方向上的防风效应整体上呈现随着高度的增加而降低，30 cm高度防风效应优于200 cm高度。不同类型农田防护林能够降低风沙流高度，起到明显的固沙效应且差异显著；近地面0~60 cm高度输沙量随垂直高度的增加呈减小趋势，大部分集中在近地面0~20 cm内；总的来看，平均输沙通量乔木防护林（0.48 g·cm^-2·min^-1）＞灌木防护林（0.36 g·cm^-2·min^-1）＞乔灌混交防护林（0.35 g·cm^-2·min^-1）；乔灌混交防护林和灌木防护林固沙效果优于乔木防护林。冀北坝上地区应综合考虑防风固沙效应和自然环境条件，积极探索与推广乔灌木混交、灌木为主的农田防护林建设。     

不同风场下高层建筑风效应的风洞试验研究

在大气边界层风洞中模拟了C,D两类地貌的风场，对某市区办公楼进行了风洞试验，分析了不同风场下高层建筑风压分布特性、风荷载及风致响应特性.结果表明：C类风场下平均风压系数、总体弯矩系数、最大基底剪力和最大基底弯矩均大于D类风场的对应值；C类风场下办公楼风荷载大于D类风场下办公楼风荷载；C类风场下各测点风压谱峰值对应频率均小于D类风场下各测点风压谱峰值对应频率；C类风场下结构顶部峰值加速度大于D类风场下结构顶部峰值加速度.     

基于线性滤波法的单株林木抗风有限元模拟

风灾是林木发生破坏的主要原因之一,研究树木结构特征以及受力特点能够深入了解树木在受风荷载作用时各个部位的应力状态,确定其易发生破坏的区域,从而采取对应措施保证林木的安全稳定性。运用线性滤波法可以模拟实际状态下的脉动风模型;利用有限元技术可建立树木的有限元模型。结合两者可以模拟树木受动力风荷载作用的过程,并可计算树木各个部位的应力状态和位移等参数。模型搭建过程分为2个部分:风模拟,即运用线性滤波法编程计算得到随机的时程风场,再通过计算转换为脉动风荷载并施加于单株林木;树的模拟可根据单株树木各部分密度、弹性模量等与树高线性相关的假设,采用ANSYS中的参数化建模法(APDL)编程得到树木模型。最后编制宏文件,得到可以通过更改个别参数达到调节树模型以及脉动风场的命令流文件。在模型加载后,通过对所得到数据进行分析和比较,了解林木的抗风性能。在该模拟中,采用我国华北地区沿海防护林树种黑松为主要研究对象。通过模拟,了解单株黑松在脉动风荷载作用下的力学响应,得知材料的抗剪切性能决定其抗风能力大小,从而可采取相应措施如加固或对林木进行定期修剪,提升林木稳定性。      

前密后疏结构林带防风效应的风洞试验

通过2种非均匀结构林带对风速效应比较，探索低覆盖度的防护林结构模式，为干旱区防风固沙林建植提供参考。在风洞内布设覆盖度25%和30%的前密后疏结构的仿真防护林带，测定在6 m/s和10 m/s风速的林带水平与垂直方向风速，分析风场变化模式。结果表明，覆盖度30%林带与25%的防风效能差异不显著（P>0.05），相同覆盖度林前与林后的风速降低率差异显著（P<0.05）。覆盖度25%的防护林带对6 m/s风速降低率>10 m/s的分别有88.32%和80.52%的观测点的风速降低；有2个较为明显的减速区，林带前2倍树高，第1个林带的第1行与第2行之间区域，即距第1行之后1~2H范围的风速降低最大。相同风速下，覆盖度25%的风速减速区较30%的面积大。覆盖度25%的林带降低风速率最大为83.38%，是覆盖度30%的风速降低率的1.11倍，25%覆盖度的前密后疏林带降低风速明显。适宜林带结构可提高低覆盖防护林效能。     

不同带距防护林网及林网中不同植被防风效能的风洞模拟

为揭示不同带距林网和林网内植被对防护林网内风速分布及防风效能的影响,选取3种带距林带、3种不同植被和裸地（对照）林网模型,对其防风效能进行了风洞模拟试验。结果表明,在同一风速下,3种带距林网最低风速基本都出现在5.5～7.5 H（树高）,3种带距林网平均防护效能排序为200 m带距林网（70.9%）>300 m带距林网（64.1%）>150 m带距林网（60.7%）;林带有效防护距离分别为150 m带距林网4 H至第2道林带,200 m带距和300 m带距林网3 H至第2道林带。3组试验风速下,300 m带距林网1 cm高度处平均防风效能排序为果树模式>小麦模式>对照;种植果树模式整个林网受到有效防护,小麦模式有效防护距离为2 H至第2道林带。随着集约化和精准农业推进,进行农田防护林网配置时,应充分考虑林网所处地理位置,绿洲内部采用300 m带距防护林,绿洲外围考虑带距较小的防护林。如对高大果树类作物进行农田防护林网配置时,可适当调整林网大小,合理配置林带结构,增加作物种植面积,减少林带用地,从而提高经济效益。     

基于脉动风作用下的大跨度桥梁拉索风场数值模拟

采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压力系数的变化;选取50 m高度处分析速度矢量;选取80 m高度处分析流速和迹线变化;选取拉索中心位置、拉索尾端分析拉索周围压力分布,并进行数值模拟。计算结果表明,对比文献中风洞试验的结果,流场中流体的分布特征符合类似研究的结论,可以得到合理精度的数值解;在拉索周围上、下表面形成涡街,涡流沿中轴线运动并呈现对称的形状;拉索表面压力分布和文献中风洞试验结果较吻合,并且符合工程实际。     

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

  目的  基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果，通过量化不同林网内的风速流场分布特征，分析各林网内的风速统计参数，进一步优化防护林配置结构，以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。  方法  在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中，选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象（紧密型乔木林网1，疏透度为0.13；疏密型乔木林网2，疏透度为0.24；疏透型乔灌混交林网3，疏透度为0.27；通风型乔木林网4，疏透度为0.39；疏透型乔木林网5，疏透度为0.27），在林网内采集多点同步风速数据信息，结合地学和统计学分析方法，分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。  结果  研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同，林网1为65% ~ 95%，林网2为67% ~ 85%，林网3为46% ~ 82%，林网4为44% ~ 67%，林网5为56% ~ 72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上，具有较高的防风效益和节约水土资源优势；由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3，当防风效能为60%时，其防护面积是2行纯乔木林带（林网4）的2.47倍，具有较好的防护效益和应用推广前景。  结论  乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和“窄林带，小网格”配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。      

汽车变速箱嵌入式诊断系统设计与实现

根据大跨度中承式拱桥的三维空间结构形式及主拱风荷载相互干扰的特点,提出了抖振响应的非线性时域分析方法.通过节段模型风洞试验,确定了前后拱在相互干扰下的静力三分力系数.结合试验得出的两榀拱的抖振力时程数据,求出前后拱在相互干扰下的脉动风速功率谱.采用谐波合成法模拟大跨度中承式拱桥的三维风场,通过FFT变换、功率谱插值等技术提高了模拟效率.以重庆菜园坝长江大桥为工程实例,进行了考虑几何非线性的时域抖振分析,计算结果与风洞试验结果吻合较好.     

稳定风速和阵风交错作用下的林木风倒分析

风倒是形成林隙的主要原因, 是发生频率较高、波及范围较广、造成损失较严重的一种自然灾害。因此, 研究风倒具有重要的理论和实践意义。针对相关理论模型的不足, 利用动力学理论建立了林木风倒的非线性动态模型, 分别从稳定风速作用和阵风作用2个方面对林木的风倒机理进行了研究, 通过严格的数学推导获得了林木发生风倒的判断条件。结果表明:稳定风速和阵风作用下林木发生风倒的条件不同, 且互为补充。基于理论分析, 以西加云杉Picea sitchensis为例进行数值计算, 得到了风倒的标准风速值, 研究结果可以应用到其他树种的风倒问题中。同时, 稳定风速和阵风交错作用下发生风倒的标准风速值与还与风荷载的作用时间有关。研究结果为后续的理论研究和工程应用提供了指导。     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

具有内部交易的多头交易博弈

进行了8种坡度下单个三维山体的模型风洞试验，讨论了山体各位置脉动风速谱的变化规律，以及坡度对脉动风速谱的影响.结果表明：背风面山脚0.8 h高度以下位置，脉动风速功率谱与来流风速谱相比，功率谱峰值明显增大，峰值频率向高频移动，单峰特征明显，频带变窄.除此以外的背风面其他位置、迎风面以及山顶位置的脉动风速功率谱与来流风速谱基本一致.提出了山体背风面脉动风速能量由来流湍流能量和山体尾流涡旋能量构成的思想，将来流脉动风速谱与涡旋谱进行分离，并根据试验数据拟合，提出了保守的涡旋谱的计算公式.根据不同坡度山体的试验，得出了0.5为涡旋产生与否的临界坡度.     

基于力学模型的小麦腊熟期倒伏的风速研究

随着小麦产量的提高袁其倒伏的可能性也增大。因此,解决小麦的倒伏问题对提高小麦产量具有重要意义。将腊熟期小麦茎秆简化为刚/弹性材料,研究了腊熟期小麦茎秆在风载作用下应力变化的基本规律袁运用振动理论建立了小麦单茎穗重在风载作用下的抗倒伏力学模型遥最后,利用2013年的试验数据,基于该模型计算出了周麦18茎秆和矮抗58茎秆的抗倒伏风速,计算结果与已有文献数据较吻合,表明该模型可为研究小麦的抗倒伏提供一定的理论依据。     

电视塔抗风控制

以大庆电视塔为例,通过Matlab/Simulink软件平台对电视塔进行了抗风控制研究,利用小波分析模型模拟出21条脉动风速时程,基于LQR算法,采用磁流变阻尼器作为半主动控制装置,分析了在风荷载作用下结构的半主动控制效果。结果表明:利用磁流变阻尼器进行振动控制可以有效减小结构的振动反应;Simulink仿真技术具有操作直观、高度可视化等特点,用于抗风控制研究将有很好的发展前景。     

开口截面斜拉桥涡激共振风洞试验及减振措施研究

对某大跨开口截面斜拉桥进行节段模型风洞试验，测试了主梁成桥状态的气动性能.试验结果表明，该桥主梁在设计风速范围内出现了明显的竖弯以及扭转涡激共振现象.参数化的试验研究表明，该桥的涡激共振现象在相当广泛的阻尼比范围内均存在，即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1%以上仍然存在明显的涡激共振现象，且振动幅值仍超过规范允许值.为了抑制主梁的涡激共振，通过风洞试验设计了有效的气动措施减振方案.测试表明，所采用的减振措施能有效地消除该桥涡激共振的发生.     

侧向风对航空植保无人机平面扇形喷头雾滴飘移的影响

目的 侧向风是影响植保无人机航空喷施雾滴飘移和作业效果的主要因素。探究航空植保喷施过程中侧向风对雾滴沉积和飘移的影响,为植保无人机航空喷施作业参数的选择和作业关键部件的改进提供数据支持和理论指导。方法 以常用平面扇形喷头Lechler系列的LU 120-015和LU 120-03标准压力喷头为研究对象,基于计算流体力学离散相模型的粒子跟踪技术,在适宜的边界条件下对喷施作业过程中风洞内雾滴流场和农药喷洒离散相进行模拟试验;通过仿真模拟对平面扇形喷头喷施的雾滴沉积和飘移分布情况进行可视化分析,探究雾滴粒子在不同侧风风速条件下的飘移特性;在农业航空专用风洞中,采用近似条件对雾滴的沉积飘移特性进行试验验证和分析。结果 仿真模拟结果表明,随着侧向风速的增加,离散相雾滴粒子飘移程度越严重,雾滴水平飘移越明显。随着侧向风速的增加,模拟离散相雾滴粒子的准确沉积率(R_a)呈指数下降,由14.11%下降到0.66%;水平飘移率(R_h)呈线性增加,由14.25%增加到60.58%。风洞试验结果表明,在侧风风速分别为1、3和6 m/s的条件下,雾滴的R_h分别为0.4%、48.1%和75.1%,且雾滴在风洞内部会随着侧风风速的增加发生一定程度的卷扬现象。仿真模拟与风洞测试试验的R_h具有显著相关性(R²=0.963,P<0.05)。结论 仿真模拟对航空喷施条件下的雾滴飘移具有较好的预测效果;采用仿真模拟辅助风洞试验测试的方法,可以比较准确地得出航空植保无人机作业中常用平面扇形喷头的雾滴沉积与飘移情况。