The invention discloses a stationary fluctuating wind spectrum determination method, including monitoring equipment and computer with the pressure sensor, the method of vector decomposition of different height of two or more points of measured wind speed data, surface wind velocity obtained; then according to the number of sample selection, excluding abnormal data; then the normal data the sample is calculated, obtained ground roughness height and surface shear velocity; then using high precision amplitude and phase non parametric spectrum estimation (APES) amplitude calculation; then the statistic of the result, the mean and variance; then through PSO parameter fitting wind spectrum of wind speed data, the amplitude of experience the obtained spectrum model. The method is simple and reliable, and the amplitude spectrum estimation of measured data is accurate and reliable. Based on the empirical amplitude spectrum model, the random characteristics of site wind field can be comprehensively reflected.
【技术实现步骤摘要】
一种平稳脉动风幅值谱的确定方法
本专利技术设计一种平稳脉动风幅值谱的确定方法,主要应用于结构风工程领域。
技术介绍
结构风致响应分析是进行大跨桥梁结构以及高耸建筑结构设计的重要工作。风荷载是大跨度结构以及高耸结构的主要荷载之一,对风荷载特性的分析是此类结构风工程的基础性工作。风荷载的特性主要包括平均风特性(平均风速风向、风速随高度的变化规律)和脉动风特性(紊流强度、紊流积分尺度、幅值谱和功率谱密度函数等),其中,脉动风幅值谱是脉动风速时程的重要数字特征,能够准确反应脉动风中各频率成分所作的贡献大小以及当地脉动风速的概率信息,是进行脉动风模拟以及风致响应分析的基础,而且脉动风幅值谱不同于功率谱,还包含着当地脉动风的概率信息,也是进行结构可靠度分析的基础,因此脉动风幅值谱的选择将直接影响桥梁结构风致响应以及可靠性的分析结果。由于风场受地形、地貌影响极大,导致不同地区的风场特性存在较大差异,目前,国内规范均是给出脉动风功率谱的经验公式,很难准确确定当地的脉动风特性以及生成随机脉动风时程。因此需要研究具有概率意义的脉动风功率谱,从而得到准确的风荷载信息。幅值谱,即风速时程在各频率上的分布。对幅值谱的计算,目前常用的方法为傅立叶变换以及由此基础上衍生而来的快速傅立叶变换等,但此种方法频率识别范围为,频率分辨率为,其分辨率受采样频率与采样点数限制,且不能得到任意频率处的幅值信息。因此傅立叶变换不能对平稳脉动风进行准确计算,迫切需要一种能够在频域具有较高分辨率的时频分析方法。针对现有技术的不足,有必要提出新的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种平稳脉动风 ...
【技术保护点】
一种平稳脉动风幅值谱的确定方法,包括风压传感器的监测设备与计算机配合,其特征在于:利用非参数高精度幅值相位谱估计法(APES)和粒子群算法对风速数据进行风谱的参数拟合相结合的方法,确定平稳脉动风幅值谱,包括下述步骤:第一步,首先利用风压传感器从不同高度两点或多点获取实测脉动风速数据样本,根据实测风速时程,确定采样频率f和样本时长T,对该实测脉动风速数据样本进行矢量分解,得到平面风速和脉动风速;第二步,对风速数据样本进行筛选,将剔除了异常数据的正常风速数据样本进行计算,得到地面粗糙高度与地表剪切风速;第三步,利用非参数高精度幅值相位谱估计法(APES)进行脉动风幅值计算,每个样本最终的脉动风速的幅值谱估计和相位估计如下,
【技术特征摘要】
1.一种平稳脉动风幅值谱的确定方法,包括风压传感器的监测设备与计算机配合,其特征在于:利用非参数高精度幅值相位谱估计法(APES)和粒子群算法对风速数据进行风谱的参数拟合相结合的方法,确定平稳脉动风幅值谱,包括下述步骤:第一步,首先利用风压传感器从不同高度两点或多点获取实测脉动风速数据样本,根据实测风速时程,确定采样频率f和样本时长T,对该实测脉动风速数据样本进行矢量分解,得到平面风速和脉动风速;第二步,对风速数据样本进行筛选,将剔除了异常数据的正常风速数据样本进行计算,得到地面粗糙高度与地表剪切风速;第三步,利用非参数高精度幅值相位谱估计法(APES)进行脉动风幅值计算,每个样本最终的脉动风速的幅值谱估计和相位估计如下,;第四步,对计算结果进行统计,得到其均值、方差的统计值;第五步,通过粒子群算法对风速数据进行风谱的参数拟合,得到场地的经验幅值谱模型,其中,为待拟合参数;1)经验脉动风幅值谱:定义目标函数:其中,为经验脉动风幅值谱中u*与f随机变动时得到的均值与方差;采用粒子群算法,在定义域内求得一组参数组合,使得取得最小值,所得结果即为经验脉动风幅值谱;2)经验脉动风幅值均值谱:定义经验脉动风幅值均值谱形式为:其中,为的均值;定义目标函数如下:采用粒子群算法,在定义域内求得一组参数组合,使得取得最小值,所得结果即为经验脉动风幅值均值谱;3)经验脉动风幅值标准差谱:定义经验脉动风标准差谱形式为:定义目标函数如下:采用经验脉动风幅值谱或者经验脉动风幅值均值谱与经验脉动风幅值标准差谱的组合,既可生成随机脉动风幅值谱。2.根据权利要求1所述的一种平稳脉动风幅值谱的确定方法,其特征在于:确定采样频率f和样本时长T后,将数据采用矢量分解法,对每个不同高度风速样本数据进行矢量分解,主风速、平面风速以及水平平均风向角:其中,代表第i个样本...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。