[发明专利]横风向下的桅杆响应计算方法、装置、计算机设备

说明书

本发明涉及一种横风向下的桅杆响应计算方法、装置、计算机设备。该方法包括：根据桅杆所处地形处的标准高度确定所述标准高度处的平均风速；根据所述标准高度处的平均风速和临界风速确定所述桅杆的共振受力范围；根据所述桅杆的共振受力范围将所述桅杆在高度上划分成多段，并计算出每段桅杆上的平均风速；根据每段桅杆上的平均风速以及预设的流场域参数建立每段桅杆上的流场域模型，并根据所述流场域模型以及每段桅杆上的平均风速确定各段桅杆上的压力时程曲线；根据各段桅杆上的压力时程曲线计算出各段桅杆的响应，所述各段桅杆的响应包括各段桅杆上的风压的幅值和各段桅杆上的风压的频率。利用该方法计算出的横风向下的桅杆响应比较准确。

技术领域

本发明涉及风工程应用技术领域，特别是涉及一种横风向下的桅杆响应计算方法、装置、计算机设备。

背景技术

桅杆在风的作用下，不但会出现顺风向的平均风响应，而且会同时出现横风向旋涡脱落风阵响应。当横风向旋涡脱落频率与桅杆的自振频率一致时，桅杆会产生很大的横风向共振，如不注意，桅杆将产生破坏或损坏。因此，对桅杆的横风向旋涡脱落风阵响应的研究很有必要。

传统的在对横风向下桅杆响应进行计算时，利用的是与桅杆形状有关的近似经验系数，同时基于顺风向风载荷类型的求解公式和一些简化公式，采用解积分和解微分的方法来求解出横风向下的桅杆响应。

由于上述求解过程采用的是近似经验系数和一些简化公式，从而使得计算出的横风向下的桅杆响应不准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述计算出的横风向下的桅杆响应不准确的问题，提供一种横风向下的桅杆响应计算方法、装置、计算机设备。

一种横风向下的桅杆响应计算方法，包括：

根据桅杆所处地形处的标准高度确定所述标准高度处的平均风速；

根据所述标准高度处的平均风速和临界风速确定所述桅杆的共振受力范围；其中，所述临界风速指的是所述桅杆和流体产生共振时的风速；

根据所述桅杆的共振受力范围将所述桅杆在高度上划分成多段，并计算出每段桅杆上的平均风速；

根据每段桅杆上的平均风速以及预设的流场域参数建立每段桅杆上的流场域模型，并根据所述流场域模型以及每段桅杆上的平均风速确定各段桅杆上的压力时程曲线；其中，所述压力时程曲线用于表征各段桅杆上的风压随时间变化的关系；

根据各段桅杆上的压力时程曲线计算出各段桅杆的响应，所述各段桅杆的响应包括各段桅杆上的风压的幅值和各段桅杆上的风压的频率。

在其中一个实施例中，所述根据所述标准高度处的平均风速和临界风速确定所述桅杆的共振受力范围，包括：

根据所述标准高度处的平均风速和第一临界风速，计算所述共振受力范围的起点高度；

根据所述标准高度处的平均风速和第二临界风速，计算所述共振受力范围的终点高度；

将所述起点高度和所述终点高度之间的范围，确定为所述共振受力范围。

在其中一个实施例中，所述第一临界风速和所述第二临界风速根据公式确定；其中，所述v_c为第一临界风速，所述第二临界风速等于1.3v_c，所述B(z)为所述桅杆横截面的直径，St为斯托罗哈数，T为所述桅杆的自振周期。

在其中一个实施例中，所述起点高度H₁通过包含的关系式确定，其中，所述v₀为所述标准高度处的平均风速，所述α为所述桅杆所处的地面粗糙度，所述z₀为标准高度；所述终点高度H₂通过包含/的关系式确定。

在其中一个实施例中，若所述终点高度大于所述桅杆顶部的高度时，则确定所述终点高度为所述桅杆顶部的高度；