利用汽車行駛風測試標準模型建筑風壓系數(shù)跑車試驗方法研究.pdf

1、隨著中國城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市高層建筑變得愈來愈密集，而由于高層建筑阻尼小，風荷載往往成為設計中需要考慮的主要荷載之一，因此建筑抗風研究就愈來愈必要。目前建筑抗風的研究手段主要有風洞試驗、現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬。風洞試驗由于能夠較好地模擬大氣邊界層風場，且能夠多次重復試驗，相比現(xiàn)場實測耗時少，因此風洞試驗成為建筑抗風研究的最主要手段。雖然國內(nèi)風洞實驗室總量較多，但地區(qū)分布不均，諸如河南等地區(qū)目前還沒有大型風洞實驗室，這對建筑抗風的試驗研究形

2、成了限制。眾所周知，汽車行駛過程中能夠產(chǎn)生風，而風洞試驗是由大型風機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生風。為了研究一種便捷、經(jīng)濟且可靠的建筑抗風試驗方法，參照風洞試驗的方法將建筑縮尺模型固定在車頂試驗平臺上，利用汽車行駛產(chǎn)生的相對風場對縮尺模型風壓系數(shù)進行試驗研究。這就提出了一種利用汽車行駛產(chǎn)生風測試標準模型建筑風壓系數(shù)的跑車試驗方法。
　　首先，研制了利用汽車行駛風測試標準模型建筑風壓系數(shù)跑車試驗方法的硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的研制包括跑車試驗裝置構(gòu)造和設備裝

3、置的研制及組裝。為了保證跑車試驗風速的穩(wěn)定性，跑車試驗選擇一輛具有定速巡航功能的小汽車;為了將縮尺模型固定在車頂并能夠變換不同風向角，設計了跑車試驗方法的物理試驗平臺及其與小汽車的組裝;為了研究車頂不同高度的風速特性，自行研制了可變換不同高度的皮托管測量架;為了能夠?qū)崿F(xiàn)多種儀器設備可同時工作，對風速測試儀器（皮托管）、振動測試儀器（拾振器）和風壓測試儀器（風壓傳感器）等多種設備進行簡單集成;為了保證跑車試驗方法的硬件系統(tǒng)能穩(wěn)定工作，制定

4、了跑車試驗步驟并選擇了合適的試驗路況。研究結(jié)果表明:試驗汽車速度穩(wěn)定，滿足試驗要求;跑車試驗所研制的物理試驗平臺能夠與汽車穩(wěn)定組裝，且物理試驗平臺具備調(diào)整風向角功能;所研制的皮托管測量架具備調(diào)整皮托管高度和位置的功能，適用于跑車試驗方法;跑車試驗測試標準模型建筑風壓所需的風速測試儀器、振動測試儀器和風壓測試儀器可同時工作;跑車試驗方法的測試步驟和路況滿足試驗要求且儀器設備可穩(wěn)定工作。
　　其次，開發(fā)了跑車試驗方法測試標準模型建筑風

5、壓數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)主要包括風壓數(shù)據(jù)預處理開發(fā)和風壓數(shù)據(jù)后處理開發(fā)。數(shù)據(jù)預處理基于MATLAB軟件開發(fā)了兩大模塊:剔除奇異值、數(shù)據(jù)平滑處理。數(shù)據(jù)后處理開發(fā)采用MATLAB GUI模塊編程實現(xiàn)，可將數(shù)據(jù)采集軟件得到的電壓信號轉(zhuǎn)換為風壓信號，還可同時計算20個測點的平均風壓系數(shù)，并可對風壓測點進行時程分析和頻域分析。研究結(jié)果表明:數(shù)據(jù)預處理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對異常數(shù)據(jù)的剔除，數(shù)據(jù)平滑處理模塊可有效減小隨機誤差，該軟件能夠有效對試

6、驗數(shù)據(jù)進行預處理，提高數(shù)據(jù)精度;數(shù)據(jù)后處理軟件能快速地對20個測點的平均風壓系數(shù)進行計算，可提高跑車試驗方法測試標準模型建筑風壓系數(shù)的試驗效率。
　　最后，驗證了利用汽車行駛風測試標準模型建筑風壓系數(shù)跑車試驗方法的可行性。利用自行設計的皮托管測量架研究了50km/h、72km/h和90km/h車速下車頂不同高度的風特性;研究了72km/h車速下汽車振動對跑車試驗的試驗風速的影響;分析了72km/h車速得到的動壓數(shù)據(jù)和3個典型測點風

7、壓數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性狀況，并分析了三種不同車速下典型測點的風壓系數(shù)結(jié)果;研究了72km/h車速下利用跑車試驗方法所得到的CAARC標準模型20個測點的平均風壓系數(shù)，并驗證了跑車試驗方法測試標準模型建筑風壓系數(shù)是否可行。研究結(jié)果表明:隨著車速的增大，車頂不同高度的風速均勻程度呈現(xiàn)增大趨勢，考慮行車安全性等因素選擇72km/h作為跑車試驗方法標準模型測壓的試驗車速;汽車振動對跑車試驗標準模型測壓中的試驗風速影響很小，不同風向角下汽車振動對風速的影