陶青秋[1]2002年在《本征正交分解（POD）方法在建筑风荷载及其动态响应中的应用研究》文中提出作用在建筑物表而的风荷载是一个空间和时间的复杂函数。国外已有不少文献研究了用本征正交分解(POD)对随机风压场进行分解来验证隐藏的确定性结构。在本论文中，POD方法将用于分析在大跨屋面和高层建筑物上的风致响应。 POD方法提供了一种简化随机荷载的数学工具，可以把随机荷载分解成互相正交的荷载模态，像结构模态那样，只取少数几阶就可代表真实的过程。POD还可用于谐波迭加法模拟多个相关的风荷载的时程。 本论文中首先通过求相关矩阵和互功率谱密度矩阵特征值问题给出了本征正交分解的公式，并利用POD与结构模态相结合的双模态方法来分析结构的动态响应，主要讨论了截断高阶荷载模态对风致响应的影响。 从本文可以看出POD方法不仅可以提高我们对风荷载及其对建筑物作用的认识，同时提供了一种有效的分析多激励响应的方法。
夏法宝[2]2004年在《武汉国际证券大厦风洞试验研究》文中进行了进一步梳理近二十年高层建筑在我国得到了高速发展。高层建筑的发展现状及趋势，使得结构的风效应逐步成为控制高层建筑安全性、舒适性和经济性的最重要的因素之一。高层建筑结构风效应的研究是解决这一问题的唯一有效的途径。本文以武汉国际证券大厦的风洞试验项目为工程背景，分析了该大厦的表面风压、风振响应、等效荷载及荷载谱等随风向角的变化，并采用了本征正交分解法(POD)对测点的脉动风压进行了重组和预测。本文主要工作如下： 本文的第一部分工作是对武汉国际证券大厦的裙楼屋盖、主体结构及塔楼等处的平均风压在某一特定风向角下的分布特征进行分析，并对部分典型测点的平均风压随风向角的变化规律进行了分析和总结，并初步分析其原因。此外，还对分别按规范方法和标准方法计算的用于玻璃幕墙设计的表面风压结果进行了分析。 本文的第二部分内容介绍了武汉国际证券大厦主体结构上非均匀分布测点风压的本征正交分解(POD)方法，对部分测点进行风压重组，并与原始风压进行对比，计算它们之间的误差，并分析了产生误差的原因，此外根据原始风压场推断出所需的未布置测压孔处的脉动风压系数。 本文的第叁部分内容是对武汉国际证券大厦的风致响应，包括加速度响应和位移响应，和等效风荷载及其引起的大厦底部内力随风向角的变化规律进行分析与总结，并分析了待建建筑物对风振响应的影响及其影响机理。 本文的第四部分内容是主要对武汉国际证券大厦模型的706.5mm高度处的叁维风荷载谱在180°～270°风向角范围内进行分析，得到叁维风荷载谱随风向角的变化规律及其产生机理。
肖智勇[3]2001年在《本征正交分解(POD)方法在高层建筑风荷载及其动态响应中的应用研究》文中提出作用在建筑物上的脉动风压是一个空间和时间的复杂函数。国外已有不少文献研究了用本征正交分解（POD）对随机风压场进行分解来验证隐藏的确定性结构。但从布点的方式来看，大都是采用均匀布点；从试验模型来看，也主要是集中在低矮大跨建筑或简单体型对称结构的高层建筑。 本论文提出了用面板风压取代测点风压的想法，在简单模型的POD分析中验证了它的正确性。这一想法不仅突破了传统的布点方式，也提高了重组的精度，还使得POD能够应用到复杂体型的高层建筑得以顺利进行。根据POD的分析结果，本论文采用双模态变换法来求结构动态响应，从而得到下面的结果：用面板风压要比用测点风压来进行分析的效果要好很多，不管是进行本征正交分解和重组，还是求解结构动态响应。但对体型复杂的建筑物则需要选择好真正贡献大的模态或者数目更多的模态。 本论文做了叁种不同连接管所构成的测压管路的频响特性试验，发现试验值和利用基于高精度的流体管道耗散模型所建立起来的传递矩阵方法计算的理论值在低频部分有很好的吻合。因此，在数据处理时，本论文用数值计算取代试验方法来修正信号的畸变。
郭荣[4]2016年在《基于本征正交分解法的离心泵叶轮反问题方法研究》文中研究表明随着计算流体力学和流体测试技术的快速蓬勃发展,离心泵内的流动问题研究发展迅速,但由于离心泵叶轮反问题的复杂性,其进展缓慢,目前离心泵叶轮的设计主要还是基于传统的设计理论,其优化设计难以实现。近年来,本课题组已先后将响应面、不完全敏感性、伴随方法、自由曲面变形等优化理论和方法成功应用于二维及叁维离心泵叶轮的优化设计中,不断丰富了水力机械优化和反问题研究的理论和方法。本研究在课题组前几年工作的基础上,将本征正交分解(POD)方法引入到水力机械优化设计领域,研究分别以离心泵二维叶轮和叁维叶轮作为对象,叶片型线使用泰勒多项式和Bezier曲线进行参数化描述,通过对叶片控制参数的扰动来产生初始的样本集,应用CFD方法进行泵内部的流动模拟,快照集矢量包括叶型控制参数和工作面的总压分布,同时编制了基于MATLAB的程序代码。具体研究内容包括以下几个方面:1.将本征正交分解理论引入到水力机械优化设计领域,提出一种离心泵叶轮反问题方法—基于本征正交分解(POD)的离心泵叶轮反问题。算例结果表面,基于POD方法的离心泵叶片反问题方法具有良好的稳健性和很高的精度,同时可以极大地降低反问题的计算量,进一步完善了水力机械优化设计理论。2.提出了基于POD方法的离心泵叶轮反问题迭代修正算法,根据CFD数值模拟结果和POD计算结果的差距来修正总压分布,然后继续进行反问题的迭代。3.叶片型线的控制、离心泵叶轮反问题方法均由MATLAB程序代码实现,该方法精炼具有较强的稳定性。4.应用泰勒多项式对离心泵叶轮二维圆柱叶片进行参数化控制,并基于POD方法进行反问题验证,算例结果证明了POD方法对二维叶片反问题的适用性。5.应用高阶Bezier曲线对离心泵叶轮叁维扭曲叶片进行参数化控制,并基于POD方法进行反问题验证,算例结果证明了POD方法对叁维叶片反问题的适用性。
陈胜[5]2010年在《重庆天成大厦风洞试验研究》文中进行了进一步梳理随着近叁十年我国经济的飞速发展,高层建筑得到了蓬勃的发展空间,在城市现代化的进程中扮演着标志性的角色。于此同时,由于风荷载的作用,使得高层建筑的安全性、经济型和舒适性得到了进一步的挑战。本文主要是研究超高层建筑的风压特性,所以对于天成大厦的裙楼部分省去,只讨论主体结构。本文以重庆市天成大厦的风洞试验项目为工程背景,分析研究了天成大厦的主体结构在频域上进行的风压分布以及特性,并利用本证正交分解(POD)法对测点的脉动风压进行了重组和预测。本文主要的工作如下:本文的第一部分工作是对本次风洞试验的概况做了详细的阐述:包括试验设备和方法、边界层的模拟;以及对试验模型的设计、制作;后续数据的处理方法等。本文的第二部分工作是对天成大厦的主体结构在频域上进行的风压分布以及特性做了全面的分析和研究。选取特定风向角下,特定高度处的测点进行风压系数的频域分析;以及研究风压系数沿高度变化的频域特性,最后研究在特定风向角下表面风压系数的水平和竖向相关性。本文的第叁部分工作是利用非均匀分布测点风压的本征正交分解(POD)法,对建筑主体结构部分测压点的脉动风压进行分解、重组,并与原始风压进行对比,计算它们之间的误差,同时分析这些误差产生的原因。此外根据本征正交分解(POD)法原理以及原始风压场,对未布置测压点处的风压系数进行预测。
王书鹏[6]2008年在《大空间钢结构的爆炸动力响应及抗爆设计方法》文中认为大空间钢结构应用广泛,但是因为建筑内人群密集,往往会成为恐怖分子的袭击目标。由于大空间结构跨度大、体形复杂、自振频率密集及爆炸荷载的特殊性,使得之前的结构抗爆研究成果和抗爆设计方法不再适用于该类结构。为此,论文在大空间钢结构的抗爆研究方法上做了一些探索,并结合一种常见的拱形大空间结构形式,对其进行抗爆研究,主要内容如下:应用有限元软件LS-DYNA对一个空中爆炸模型进行了数值模拟,计算结果与经验公式计算结果符合较好,证明模型及材料参数的可靠性,为结构内爆炸的数值模拟提供依据。采用验证后的材料参数,对一个拱形大空间结构进行了爆炸数值模拟,试验现象及计算结果表明了研究方法的可行性及数值模型的可靠性。考虑空间内各点的冲击波压力时程存在时空差异,通过引入本征正交分解(POD)方法,较好地解决了结构表面的冲击波压力场分布问题。针对拱形大空间结构,通过改变结构表面孔洞的布置形式、矢跨比、高度、炸药TNT当量、爆炸点位置等参数,研究了在不同情况下结构表面的压力场分布,得到可靠结论。作用在结构上的冲击波荷载确定以后,选取叁向网格单层柱面网壳结构作为研究对象,分析其在爆炸荷载下的动力响应。作者采用Ritz-POD法计算结构动力响应,通过与传统振型迭加法比较,证明采用该方法可以获得较好的计算精度和效率,但同时指出该方法的缺点及使用时的注意要点,即Ritz向量阶数取值与本征模态的阶数取值的比值较大时方能取得较好计算精度。针对所选结构,通过改变矢跨比、结构高度、爆炸TNT当量及爆炸点的位置,分析了各参数改变对结构动力响应的影响,得到可靠结论,并根据结论提出结构抗爆设计的建议。最后,介绍目前国内外的抗爆设计方法,根据研究成果及大空间结构自身特性,提出了大空间结构抗爆设计应遵循的设计原则及设计方法。
马魁[7]2010年在《双加权POD法在大跨度复杂体型空间网架结构风荷载识别中的应用》文中认为如何确定有效的风荷载识别方法是风荷载理论研究的基础。本征正交分解法可以用来识别规则的大跨度空间结构的风荷载。针对风洞试验测点布置的不均匀性,采用加权的POD法可以解决识别过程中测点的影响因素。但是当结构的体型比较复杂时,该方法不仅受测点布置的影响,同时也受结构自身复杂体型的影响。正是考虑了测点和复杂体型两个影响因素,本文提出了双加权的POD识别法,运用双加权POD法识别,为了平衡两个影响因素,采取了对两个权重都做规格化处理的方式。本文首先介绍了风荷载识别的POD方法,在此基础上详细阐述了加权POD法和双加权的POD法的基本原理；双加权POD法不仅采用了测点面积作为权重,而且考虑到当结构较为复杂时,作用在结构上风荷载湍流的影响,以脉动风荷载的自方差也作为权重,从而建立了双加权的POD法来识别风荷载。然后,将双加权POD方法用于深圳市民中心大跨度网架结构脉动风荷载识别中。以该结构的风洞试验风荷载数据为识别对象,运用该方法只需要保留少数阶的荷载模态就可以对测点原始脉动风荷载进行精确的识别,并与加权POD法进行了比较,说明本文提出的方法不仅识别的效率高,而且精度也高。最后,对脉动风荷载的频率特性进行了识别,通过原始和识别出的脉动风荷载自功率谱的分析比较中,说明了双加权POD方法可以很好的用来识别风荷载。
吴昊[8]2016年在《基于本征正交分解法的液环泵气液两相流场重构研究》文中指出液环式真空泵是一种用于抽送气体的流体机械,由于其结构简单,无金属表面接触,气体压缩过程中温度较低,在输送易燃易爆,有毒气体等场合具有优势,被广泛应用于化工,煤矿,制药及冶金等行业,但由于其内部流动为具有非稳态气液自由分界面的气液两相流动,流动结构复杂,效率低,对其内部流动数值模拟难度大,计算量高。本研究提出采用VOF模型对液环泵内部非稳态气液两相流动进行模拟,捕捉气液交界面的变化,在数值模拟的基础上,为减少液环泵优化过程中复杂的流场计算量,提出采用本征正交分解法(Proper Orthogonal Decomp osition,POD)对液环泵内部气液两相流场进行重构分析。主要工作有:1.采用结构化网格,非定常VOF(Volume of Fluid Model)方法,理想气体模型,PISO算法对2BE203A水环式真空泵进行数值,分析了其内部流动规律,将预测的液环泵外特性与实验结果进行对比分析,验证了该数值模方法的可行性。2.采用泰勒多项式对液环泵二维圆柱叶片进行参数化控制,对初始叶片型线的各控制参数进行扰动而得到初始样本集,由各样本的控制参数及其对应的内流场参数组成样本矢量集,然后由POD方法对样本集分析数据特征。3.提出基于几何相似的网格变形方法,建立了不同叶片流道流场节点的一一对应关系,样本集由POD方法表示为其正交基的线性组合,由最小二乘法拟合目标叶型所对应的正交基的各个系数,并分别重构各流场。4.从对2BE-203液环泵单个叶轮流道内的气液两相流的重构结果看,POD方法能精确地重构出其压力场、速度场及相态场分布的结构特征,除在气液交界面处有一定的误差外,整个叶轮内压力的平均相对误差为1.7%-3.4%、相态的体积分数平均误差约为0.013、相对速度误差平均值为0.2m/s。5.所提出POD方法可以精确地对液环泵叶轮流道的复杂气液两相流场进行重构,该方法可以作为代理模型用于对液环泵优化过程中对流场的预估,减少对复杂流场的CFD模拟次数,大大提高复杂流动优化的速度。
王莺歌[9]2010年在《塔式太阳能定日镜结构风荷载特性及风致响应研究》文中研究说明定日镜是一种在钢结构支撑下,可以实时进行方位角和仰角的调整,跟踪太阳的反射镜系统。定日镜群是塔式太阳热能发电站的主要设备,也是电站的主要投资部分,其造价约占整个发电站总造价的一半以上。从塔式太阳能电站建立开始,定日镜抗风问题就一直是设计中的难题,一般定日镜设计要满足在6级风作用下正常工作,在8级风作用下不受破坏的要求。在使用过程中必须保证入射到平面镜上的太阳光经反射后能始终准确地投向目标点,定日镜与目标点的位置较远,绕转动轴的微小偏移就能带来巨大的误差,影响到聚光效果。在强风作用下,定日镜还容易受到破坏,历史上已经多次发生定日镜受到风荷载破坏的实例,我国已建成的定日镜也曾多次发生过风致倾覆和结构破坏事故。太阳能发电系统往往都位于空旷平整的场地,大气流动对于镜身所产生的风力作用较大,所以对于定日镜表面风荷载及其风致响应的研究非常必要。太阳热能发电技术发展得比较成熟的国家,如美国、西班牙等都形成了符合其气候、地貌环境的抗风标准与设计方法,但对于太阳能技术起步较晚的国家来说,如何解决反射装置在一定风速下正常工作,以及在大风情况下保证设备安全还是个亟需解决的问题,目前相关的研究比较少。本文通过理论分析、风洞试验、数值模拟等技术,针对定日镜结构进行表面风压分布、脉动特性、统计特性、流场面貌、风致响应、等效风荷载等方面的精细化研究,同时提出了具有通用性的新插值方法。主要研究成果有:(1)根据定日镜群辐射状布置,不同位置单体仰角、风向角各不相同的特点,进行多工况风洞试验,得到了定日镜结构在0°~90°仰角、0°~180°风向角范围内,共130种工况下的风压分布状况;总结了其风压分布随风向角及仰角的变化规律;计算出各工况下的阻力系数、升力系数、及风力坐标下叁个方向的力矩系数;找出最不利工况,指明各工况局部风压极值及其所处位置。(2)使用数值模拟技术,建立了典型工况下的单个定日镜CFD模型;编制相应的UDF程序,模拟出与风洞试验一致的风场入口条件;选取标准k ?ε湍流模型进行计算,模拟得到的定日镜表面风压分布与风洞结果一致。另外弥补了风洞试验中不易获取流场分布的缺陷,更深层次地解释了定日镜风压分布的成因,找出其影响因素和变化规律。通过数值模拟技术研究定日镜群流场的干扰效应。针对不同工况、不同距离、不同布置形式进行模拟,计算相关干扰因子,结合流场分布状况,深入分析各因素对定日镜表面风压的影响。(3)对定日镜表面风压的脉动特性进行了深入研究,通过对比分析测点风压功率谱来解释其脉动特性。利用偏度、峰度等指标评价了各工况风压的统计特性,给出了不同峰值因子下的正态保证率,并对其进行了拟合优度检验,对风压的高斯特性进行判别。针对定日镜的局部非高斯特性,使用目标概率法确定其表面风压的计算峰值因子。修正了脉动风压系数估算公式,利用CFD模拟得到的镜面平均风压系数及镜面参考点风速、湍流动能等参数估算了镜面脉动风压系数,与风洞试验得到的结果进行对比。(4)提出新的插值方法,该方法基于POD技术并借鉴地理统计学中“网格化”思想,对具有“准静态”特征的空间本征向量进行处理。引入Kriging插值方法,编制与Surfer软件接口的Matlab程序,利用Surfer软件强大的空间插值功能,对结构表面各阶本征向量进行空间插值。该方法具有较强的通用性,可广泛应用于风洞试验和现场实测中,并有进一步拓展的前景。(5)进行了定日镜结构风振响应的时域与频域分析。实现定日镜多工况下的参数化建模,利用定日镜结构频率、振型、振型参与系数、质量参与系数等动力特性对其风振响应进行预判。通过有限元计算模型,进行动力时程分析,计算动态响应,得到不同工况下定日镜的风振系数。结合POD技术与CQC法,根据随机荷载的大部分能量集中在少数模态中,只取少数几阶模态就能够代表真实过程这一特点,在响应计算中使用占用多数能量的前若干阶时间主坐标与本征向量的组合代替原有时程数据,提高计算效率。研究时域、频域法计算得到的风振响应结果,发现定日镜风振共振响应以整体运动的前几阶模态为主,且具有良好的分离性的特征,由此论证了惯性力——LRC法对该种结构的适用性。根据分析结果研究寻找更为实用的设计方法,制定出详细的定日镜抗风设计相关参数。
夏法宝, 梁枢果, 郭必武, 邹良浩[10]2005年在《武汉国际证券大厦表面风压重组的POD法》文中研究表明讨论本征正交分解法在武汉国际证券大厦风洞试验模型主体结构上部分非均匀分布测点的风压上的应用.采用不同阶数的模态对部分测点进行风压重组,与原始风压进行对比,计算它们之间的误差,并分析了产生误差的原因.最后根据原始风压场推断出所需的未布置测压孔处的脉动风压时间序列.
参考文献：
[1]. 本征正交分解（POD）方法在建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 陶青秋. 汕头大学. 2002
[2]. 武汉国际证券大厦风洞试验研究[D]. 夏法宝. 武汉大学. 2004
[3]. 本征正交分解(POD)方法在高层建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 肖智勇. 汕头大学. 2001
[4]. 基于本征正交分解法的离心泵叶轮反问题方法研究[D]. 郭荣. 兰州理工大学. 2016
[5]. 重庆天成大厦风洞试验研究[D]. 陈胜. 重庆大学. 2010
[6]. 大空间钢结构的爆炸动力响应及抗爆设计方法[D]. 王书鹏. 华侨大学. 2008
[7]. 双加权POD法在大跨度复杂体型空间网架结构风荷载识别中的应用[D]. 马魁. 武汉理工大学. 2010
[8]. 基于本征正交分解法的液环泵气液两相流场重构研究[D]. 吴昊. 兰州理工大学. 2016
[9]. 塔式太阳能定日镜结构风荷载特性及风致响应研究[D]. 王莺歌. 湖南大学. 2010
[10]. 武汉国际证券大厦表面风压重组的POD法[J]. 夏法宝, 梁枢果, 郭必武, 邹良浩. 华中科技大学学报(城市科学版). 2005
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