空气密度时空统计特性及对基本风压的影响

  目的  基本风压的确定对评估结构抗风中风荷载设计值尤为重要。空气密度是计算基本风压的基本参数之一，其取值受地貌和气候类型的影响存在一定的差异性。因此，研究空气密度时空统计特性及对基本风压的影响对风荷载评估具有重要意义。  方法  该文基于山东省123个气象站2005—2017年的气温、气压和风速资料，计算并统计分析空气密度的概率分布特性、随冷暖季及空间分布变化规律，并结合由Gumbel分布统计分析得到的设计风速，探讨了空气密度对基本风压的影响。  结果  （1）全季空气密度的概率密度函数呈双峰型，区分冷暖季后与Gamma、Weibull、Burr及GEV概率密度函数拟合精度有所提升，冷、暖季空气密度分布函数分别与Weibull、Burr函数拟合较好；（2）空气密度由沿海向内陆地区逐渐减小，随海拔高度增加而减小；（3）在低海拔平原地区，冷季平均空气密度计算下的风压与固定空气密度1.25 kg/m3、考虑海拔对空气密度影响下的风压相差不大，在高海拔地区，固定空气密度1.25 kg/m3计算下的风压偏大；（4）对于山东低海拔平原地区，选取极值空气密度计算得到的基本风压较固定空气密度1.25 kg/m3、考虑海拔对空气密度影响的风压值大10% ~ 14%左右。  结论  该研究通过统计空气密度时空特性，并结合极值风速，探讨了不同空气密度对基本风压的影响，为结构设计中空气密度的选取提供重要参考。      

春季不同类型城市滨水绿地的微气候与人体舒适度研究

采取实地监测法研究城市滨水绿地的郁闭度以及平均树高对微气候和人体舒适度的影响。在2019年春季（4月）,对宝鸡市渭河公园和渭河生态园的9种滨水绿地和1个空地对照进行微气候指标监测,包括温度、相对湿度和风速,人体舒适度采用温湿指数来评价。结果表明,在观测期间各样地的温度先增长后下降,在12:00-14:00期间出现最大值;风速则出现多个峰值。具有中郁闭度配置的滨水绿地的温度值和风速值较高,其中具有高平均树高的滨水绿地的平均温度最高,为14.7℃;具有中平均树高的滨水绿地的平均风速最高,为2.8 m·s^-1;相对湿度先降低后增长,其中具有中郁闭度高平均树高配置的滨水绿地的平均相对湿度最高,为61.6%。各样地的人体舒适度均在上午时段出现明显的增长,随后趋于平稳。显著性分析发现具有中郁闭度及中、高平均树高的滨水绿地产生的降温、增湿以及防风的作用显著优于其他配置的滨水绿地,其中具有中郁闭度、高平均树高的滨水绿地的降温、增湿以及削减风速的作用最显著,效率分别为12.19%、39.58%、20.40%,全天的人体舒适度评级为“冷”。综上,具有中郁闭度、高平均树高的滨水绿地可以更高效地改善微环境,更适宜春季居民的日常游憩。     

基于CFD的人工光植物工厂气流场和温度场的模拟及优化

为探究植物工厂内风速及温度分布规律,利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)建立人工光植物工厂三维模型,将整个植物工厂作为计算域划分网格并进行模拟计算。设计了侧进侧出式、侧进侧上出式、侧进上出式3种气流循环模式,并将试验植物工厂设置为上进侧出式。模拟结果表明:风速与温度的平均绝对误差、平均百分误差及均方根误差分别为0.12m/s、1.1℃;11%、4%;0.18m/s、1.3℃,与实际测量结果相比模拟准确。3种优化模式的风速值、温度值及二者均匀性均优于上进侧出式。分析比较植物冠层平面风速及温度值,得出侧进侧出式为最佳气流循环模式。与上进侧出式相比,侧进侧出式平均风速增加0.51m/s,均匀性指标变异系数降低17%,平均温度降低0.5℃。     

农田防护林带盐渍化改良与增产效应的研究

农田防护林带对农田具有防护作用,可使平均风速降低51.6%,气温下降0.6℃,相对湿度提高5.9%,水面蒸发减少33.7%。随林地面积扩大和树体的增长,还可以减少夏季干热风发生频率和降低地下水位。林带防护范围内,土壤含水率较高,土壤盐分含量较低。距林带一倍树高范围内,农作物受胁地遮阴影响有所减产,但距林带树高20倍范围内,和对照点（林带25倍处）相比,小麦平均增产31%,千粒重增加6.9%;玉米平均增长22.9%,千粒重增加3.6%,含盐量平均降低0.03%左右。     

绿色空间不同布局的参数化设计及微气候模拟

以行列式和围合式2种布局方式为例,使用ENVI-met软件,通过场地内的建筑物高度、植被高度和绿量参数的变化,来模拟微气候的变化。结果表明,增加场地内的建筑高度或者植物高度,两者的天空视域因子、湍流动能、长波辐射量和散射量的变化趋势是相同的,但温度、湿度和风速的变化在两者之中是不同的,在行列式布局中,天空视域因子减小了0. 04,湿度平均增加了11. 82%,风速平均增加了2. 60%;在围合式布局中,天空视域因子减小了0. 13,湿度平均降低了3. 81%,风速平均降低了8. 60%。     

马尾松人工林生长模型的研究

研究马尾松人工林的 6个竞争指数 :相对树高、相对冠幅、冠长率、树冠伸长度、树冠完满度、树冠投影比 ,指出相对树高、相对冠幅和冠长率与马尾松直径生长关系密切 ,并建立它们与马尾松平均胸高断面积生长量之间的回归关系 ,建立 3组活立木单木生长模型 ,同时用相对树高建立枯死木模型 ,以模拟林分生长     

杉木人工林林分生长模拟

应用生理森林过程生长模型(3-PG)对杉木试验林的生长进行模拟,选择胸径、树高、干生物量和蓄积量的连年生长量等4个指标,对模型模拟值和实测值进行比较分析。结果表明,模型模拟值与实测值呈极显著的正相关关系(P<0.001),模拟值能解释观测值90%以上的变化;模型模拟的平均精度在85%以上。     

磷肥对油茶低产林幼林生长的影响

为了研究3年生油茶低产林幼林的最佳磷肥施肥量,进行了磷肥施用量与油茶树高、冠幅生长的回归试验。结果表明:油茶低产林幼林树高、冠幅生长与磷肥施用量之间的关系均符合一元二次抛物线方程,反应曲线为典型凸形抛物线,即树高和冠幅生长指标均存在1个峰值。峰值以前,树高和冠幅生长量随着磷肥施用量的增加而上升;峰值以后,树高和冠幅生长量随着磷肥施用量的增加而下降。根据回归模型方程式求解,得到树高、冠幅生长量最大时对应的磷肥施用量分别为0.118 3、0.126 2 kg,对应的最高理论树高、冠幅分别为108.87、385.44 cm,分别较对照提高了18.87%、119.62%。     

大叶栎地理种源生长差异及优良种源选择

对广西南宁的16个大叶栎[Castanopsis fissa(Champ.)Rehd.et Wils.]种源6年生林分的生长性状及遗传变异进行了研究,结果表明,种源间的保存率、树高、胸径、材积、干形存在显著或极显著差异;树高、胸径、材积、干形的种源遗传力均在0.5以上,说明种源间具有良好的选择潜力;树高、胸径、材积之间存在显著或极显著的正向相关关系,树高与干形显著负相关,种源的生长性状与原产地的地理位置及气候条件相关关系不大;运用多性状综合评定法选出了广西苍梧大叶栎、广西平果大叶栎、湖南通道大叶栎为优良种源;3个优良种源的平均树高遗传增益为2.88%,平均胸径遗传增益为12.12%,平均材积遗传增益为28.73%,平均干形遗传增益为5.25%。     

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。     

利用微风发电节能环保造福社会

目前开发商都在开发大型风场,而可直接利用的小型风场,确被人们忽略,使在身边的可利用资源造成浪费。通过大量的监测和实地进行试验,开发出成本几乎为零的风力发电设备,满足了人们的生活需求。因此我们在实地监测试验的活动中总结出了:"巧夺天工、无中生有、借鸡下蛋"的实施方案。     

河北省太行山区风能资源探讨

本文根据在太行山区专设的测风点和山区各县气象站的风况资料,采用两参数威泊尔(Weibull)分布模拟有效风速范围内的风速频率分布进行估算,得出了较详细的河北省太行山区风能分布情况,对过去认为该区风能资源贫乏不能利用的结论提出了不同的看法,认为河北省太行山大部分地区的风能,在全年或某季节有利用价值。     

四川省布拖县风能资源局地调查评估

采用四川省布拖县2012年1月1日-2012年12月31日期间的A和B测风70m和10m高度实测逐时数据,通过布拖县气象站1981-2010年间的逐时风速观测数据,用长年代法进行订正和推算,对该研究区域风能资源参数进行计算.结果表明:A测风塔区域10m高度风能资源应用于并网风力发电为"好"的等级,B测风塔区域70m和10m高度分别为"好"和"很好"的等级,具有较好开发潜力,且风能和风向较为集中,有利于风机布设.测风塔地处高海拔地形较为平坦的山脊地带,临近公路,不占用耕地,气候较为温和,利于风电场修建.     

林带结构与抗风能力关系的理论分析

根据力学中力矩的概念,推导出林带风压力矩的理论计算公式,并以林带风压力矩为指标分析了林带结构特征（林带高度、透风系数、断面形状等）与林带抗风能力的关系．     

青藏高原北麓河地区植被生长季风速及风向的时空分布特征

为青藏高原区域在全球气候变化下风能资源的有效利用以及生态环境保护提供科学依据,以位于青藏高原腹地的北麓河地区为研究对象,定位观测该地植被生长季不同月份(5月、6月、7月、8月和9月)、不同年份(2012年、2013年)和不同高度(0.5m、1.0m、2.0m和4.0m)的风速、风向变化,建立该区植被生长季的风速廓线方程和风向玫瑰图,探讨青藏高原北麓河地区植被生长季风速、风向的时空分布特征。结果表明:1)2012年5月的平均风速(3.15m/s)显著高于6月(2.6m/s)、7月(2.67m/s)、8月(2.46m/s)和9月(2.45m/s),风速随月份推后呈降低趋势;2013年不同月份间风速差异较大,风速随月份推后呈增大趋势。2)风速与高度呈显著的指数函数关系(y=2.15e~(0.118x),R2=0.95,P0.05),且在植被生长季中期(7月)略高于前期(5—6月)和末期(8—9月)。3)青藏高原北麓河地区存在6个频率较高的风向,分别为SE、SSE、S、SSW、SW和WSW,风速在2.5~5m/s。     

基于BP网络的飞行器解耦设计

在大气边界层风洞中对某高层住宅建筑模型进行了风压分布风洞试验,分析了单体及受扰后建筑表面风压的分布特性.结果表明：凹形立面同高度处风压的相关性高,双层悬挑屋檐中,上层受负风压控制,下层受正风压控制,顶部玻璃挡板也受正风压控制;建筑物的风压分布受周边建筑及地形的干扰后产生较大变化,尤其是1倍于干扰物高度范围内,脉动风压的大小及分布的改变十分明显;受扰后,建筑物的最小极小风压增大了28%.     

寒冷地区风能资源测量与风力发电可行性分析

利用适用于寒冷地区的超声波式风速风向测量系统,采集了东北农业大学校园内2009年全年的风能资源数据.采用风资源评估理论对风资源进行了分析,确立了在寒冷地区进行风能资源调查的方法.通过计算年平均风速和风向、风速频率、风功率密度等参数,并估算风力机的年发电量及设备利用率,论证了风力发电的可行性.研究为地处寒冷地区的农业大省...     

大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究

以广州国际会展中心为工程案例,进行了刚性模型风洞试验和有限元模态分析,在此基础上计算了屋盖的风致位移响应,结果表明,对于屋盖风振响应影响最大的因素是结构的基阶振型,其次才是风荷载;随着阻尼比的增加,位移响应谱的共振峰得到了有效平抑,峰值位移响应也随之减小.基于现场实测,提出功率谱点积识别大跨屋盖结构竖向整体振动固有频率的方法,并与有限元计算结果进行了对比分析,实测得到的前4阶固有频率与振型均能与有限元模型较好吻合,其中基阶固有频率的相对误差仅为0.3%,证明了该方法的有效性.     

华南地区城市常见园林树木风灾受损等级及抗风能力研究

【目的】探索城市绿地园林树木风灾受损情况及树种抗风性能力。【方法】调查深圳城市绿地园林树木2018年台风"山竹"的风灾受损情况及测定相关数据,结合历史资料提出园林树木抗风灾等级评价标准,并采用综合评分法对50种常见园林树木的抗风性能进行评价与分析。【结果】根据园林树木风灾受损程度及预期恢复状况将风灾受损状况划分为5等级,将树种抗风性能对应划分为5等级;抗折枝能力优良树种多为棕榈科、原生近海地区、适合滨海绿化的种类,原生内陆静风区树种普遍抗风性差;抗折干树种一般材质坚韧、干形挺直,树冠受风面小;抗倒伏种类的根系通常特化或具深根性,一些种类冠形通透、风阻小或枝条柔韧度高。【结论】决定树种抗风性能的主要形态因子为树干与材质、抗弯强度、冠层密度、冠高比、根系状况、挠曲变形量和最大静荷载;在50个常见园林树种中,棕榈类、乡土树种及根系发达或材质坚韧、树冠通透的种类抗风性能较强。     

煤粉锅炉燃烧工况的数值模拟及其优化研究

以110MW 、四角切向喷射的煤粉动力锅炉为对象，借助CFX4．2软件，在α－250工作站对该型锅炉的均等配风、正宝塔配风及腰鼓配风等三种燃烧工况开展了数据模拟研究。研究发现：正宝塔配风及腰鼓配风工况较均等配风工况更易着火，但均等配风工况较之正宝搭配风及腰鼓配风工况可获得略高的烟气温度；在（煤粉锅炉的）浓相一次风（口）附近，炉膛1^#角、3^#角上着火距离略小于炉膛2^#角、4^#角处的着火距离。