特高压输电塔脉动风场模拟分析
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目前 ， 内外对脉动风速 时程 的模拟方 法主要 有三 类。一类 国
。
其中， 为均匀分 布于 （一 ｒ ， ＇ ） 鼬 ／ ＆ｏ ２ 的随机频率 ， 《 ２ ／ 的引入是为 了消除模 拟随机过 程 的周 期性 ， 但它 以牺 牲
（ 为 ｓ ） Ｃ ｏｅｋ ∞） （ 的 ｈｌ ｙ分解 矩阵 Ｈ（ ） ｓ 中的元素 ， ： 即
（ ） 一 （ ）Ｊ ， ， ） ＝ （ ＝１ … ｎ （０ １） （ １ １） （ ）＝ （一 （ ＝ ， ， ； ＝１ … ， ＞ｍ） ｆ ∞ ）Ｊ ２ … ｎ ｍ ， ｎ一１
Ｒｌ ７ ２（ ）
（） ． ｒ
（） Ｊ ｒ
Ｒ１ ７ ＲＩ ． （－ ） Ｊ（ ） ２ｒ
其 中，《１ 例如 ｓ＝０ ０ １ 为均匀 分布 于 ［ ，叮） 间的 ， ．０ ； ０ ２Ｔ 区 随机相位角 ； ∞ 为频率 ：
１
＝
（ 一 ） ∞ ∞ ＋ Ｊ ｚ １…， ｚ ÷ △ ，ｊ ｆ ＆ｆ ＝ ， Ⅳ ＝ ，
厶
（） ７
１ 三维 空 间脉 动风 场模 拟
干扰形成 的某种 较大尺度的尾流 。由于 目前条 件的 限制 ， 现场实
，‘ ‘ ， ｔ
Ｊ （ ｄ ｆ ）ｏ Ｓ ）＝（ ｓ Ｉ Ｓ ｄ １一 ） （ ｏ ） ）
０ Ｊ０
（） ６
测 的脉 动风 速时程信 号非常有限 ， 并且项 目建 成前所 取得 的短期 风速记 录资料 未能考 虑风 速 的空 间相 关性 。用实 测 的风速 时程 进行风振分析有 一定 的局限性 ， 用谐波合成 法进行 人工风 速时 利 程 的模拟能很好 的解 决这个问题 。
ｓ（ ２ ∞）
Ｓ 山） （
（ ） 为 （ ） 幅角 ： 的
Ｓ ∞） Ｓ ） （ （
｛
Ｉ ｍ和 Ｒ 分别 表示取复数 的实部和虚部 。 ｅ
）
（ １ ３
互相关函数矩阵 的元素 与互 谱密 度矩 阵 的元 素存 在 如合 维
纳一 辛钦（ ｅ ｅ－ｈｎｃｉｅ 关系式 ： Ｗｉ ｒＫ ｉｔ ｎ ） ｎ ｈ
０ （ ∞）
（） ９
由于理论上 ｜ ） ｓ （ 一般是复数矩 阵， 因此 日（ ） 通常也是复数
Ｒ ｒ １（ ）
２
Βιβλιοθήκη Baidu
矩阵， 其对角元素为实数 ， 对角元素为 复数 。矿 （ ） Ｈ（ ） 非 为
的共轭转置矩阵 。矩阵 日（ ） 的元素存在如 下一 些关 系 ：
Ｓ∞） （ ｆ ＝Ｈ（ ｆ ∞） （ ） ０ （ ） ∞ｚ … ０ （） ８
是利用三角 函数叠加 的谐 波合成法 （ ｗｓ ； ｗＡ ） 第二 类是基 于数字 效 率为代价 ， 因而 Ｊｆｉ建议 最好 不用随机频率措施 ； ｅｒ ｅ 滤波技 术 的 线 性 滤 波 法 ， 自 回归 算 法 （ Ｒ） 移 动 平 均 算 法 如 Ａ 、 （ Ａ） 自回归移 动平 均算 法 （ Ｒ Ａ） ； 三类 方法 是利 用小 Ｍ 及 ＡＭ 等 第 波在时域和频域上 同时具 有 良好局部化 特性 ， 采用离 散小波 变换
Ｒ ｒ （ ） Ｓ ∞） ｌ （
互谱密度矩 阵为
Ｓ１ ） Ｓ２ ） １（ ｌ （ Ｓ１∞） ２（ Ｓ ∞） （ ＝ （ ∞）
（ ） （ ｊ Ｉ％ （： ， ｎｍ＝１…， 一 ＞ｍ ＝Ｉ ∞ ）ｅ ２…，； ， ｎ １ ）
（２ １） （） ２
・
４ ・ ６
第３ ７卷 第 ２ ６期 ２０ １１年 ９ 月
Ｓ ＨＡＮ ＡＲＣ Ｔ Ｔ Ｅ ＸＩ ＨＩ ＥＣ ＵＲ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ２ １３ ． ６ Ｓ ｐ ２ １ ｅ． ０１
文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （０ ）６ ０ ４ —３ １０ － ８ ５ ２ １ ２ —０ ６０ １
重构风速时程 。
１ １ 谐 波合 成 法 ．
考虑一个一维 ｒ变量的平稳高斯 随机过程 ｛ ￡ ｝ ，， ／ ， （） （＝１２ …，
ｎ， ） 其互相关 函数矩 阵为 ：
Ｒ１ ｒ Ｒ２ ｒ ｌ（ ） １（ ）
Ｒ ）＝ （
日（ ）＝
（ ） （ ∞）
（ ） … （ ） …
关键 词 ： 高压 ， 电塔 ， 动风场 ， 特 输 脉 模拟
中 图 分 类 号 ：Ｕ ５ ． Ｔ ３２ ２ 文献标识码 ： Ａ
， Ｎ
０ 引言
输 电塔 多为格构 式塔线体系 ， 与通常 的结 构风荷 载作用 模型 不 同， 由于缺乏相应 的观 测资料 和试 验结论 ， 还没 有得 到普 遍认
同的风荷载作 用模 型 。格构 式塔 在风荷 载作 用下 不仅 发生 顺风
删
＝２
Ｉ ［ｚ Ｉ （ ）Ｃ８ｇ，＿ Ｏ Ｏｆ
）＋ ］
（） ５
其 中， Ⅳ为采样 频率点数 ， 理论 上应有 Ⅳ一 。 实 际上 Ⅳ为 一 。，
为了能在 计算 中使用 Ｆｖ Ｆ ｒ 向振动 ， 而在横风 向也会 发 生相 同量级 的振 动。实 际上 ， 构式 充分大 的正整数 即可保证模 拟的精度 ， 格 技术 ， 一般 Ⅳ＝２ ， 为 正整数 ； ｃ ／ Ａｏ＝ Ⅳ为频 率增 量 ， 为 上 塔横风 向动力风荷载 的形 成原 因不是 各个 构件尾 流 中旋 涡脱落 即当 ∞＞ 时 ． ∞）＝ ， 可用下式估算 ： ∞ ｓ （ ００ ９ 的一种 简单集合 ， 而是来 流穿 绕格 构式塔 架 时 ， 构件 尾流 相互 界截止频率 ， 各
特 高 压 输 电 塔 脉 动 风 场 模 拟 分 析
郭 启 波
摘 要 ： 用谐 波 合 成 法 对 输 电塔 线 体 系进 行 了 顺 风 向脉 动 风 场 模 拟 ， 过 对 模 拟 脉 动 风 的 功 率 谱 与 目标 功 率谱 的验 运 通
证 ， 出该 方法能准确有效的模拟 出符合要 求的随机 变量 。 指
。
其中， 为均匀分 布于 （一 ｒ ， ＇ ） 鼬 ／ ＆ｏ ２ 的随机频率 ， 《 ２ ／ 的引入是为 了消除模 拟随机过 程 的周 期性 ， 但它 以牺 牲
（ 为 ｓ ） Ｃ ｏｅｋ ∞） （ 的 ｈｌ ｙ分解 矩阵 Ｈ（ ） ｓ 中的元素 ， ： 即
（ ） 一 （ ）Ｊ ， ， ） ＝ （ ＝１ … ｎ （０ １） （ １ １） （ ）＝ （一 （ ＝ ， ， ； ＝１ … ， ＞ｍ） ｆ ∞ ）Ｊ ２ … ｎ ｍ ， ｎ一１
Ｒｌ ７ ２（ ）
（） ． ｒ
（） Ｊ ｒ
Ｒ１ ７ ＲＩ ． （－ ） Ｊ（ ） ２ｒ
其 中，《１ 例如 ｓ＝０ ０ １ 为均匀 分布 于 ［ ，叮） 间的 ， ．０ ； ０ ２Ｔ 区 随机相位角 ； ∞ 为频率 ：
１
＝
（ 一 ） ∞ ∞ ＋ Ｊ ｚ １…， ｚ ÷ △ ，ｊ ｆ ＆ｆ ＝ ， Ⅳ ＝ ，
厶
（） ７
１ 三维 空 间脉 动风 场模 拟
干扰形成 的某种 较大尺度的尾流 。由于 目前条 件的 限制 ， 现场实
，‘ ‘ ， ｔ
Ｊ （ ｄ ｆ ）ｏ Ｓ ）＝（ ｓ Ｉ Ｓ ｄ １一 ） （ ｏ ） ）
０ Ｊ０
（） ６
测 的脉 动风 速时程信 号非常有限 ， 并且项 目建 成前所 取得 的短期 风速记 录资料 未能考 虑风 速 的空 间相 关性 。用实 测 的风速 时程 进行风振分析有 一定 的局限性 ， 用谐波合成 法进行 人工风 速时 利 程 的模拟能很好 的解 决这个问题 。
ｓ（ ２ ∞）
Ｓ 山） （
（ ） 为 （ ） 幅角 ： 的
Ｓ ∞） Ｓ ） （ （
｛
Ｉ ｍ和 Ｒ 分别 表示取复数 的实部和虚部 。 ｅ
）
（ １ ３
互相关函数矩阵 的元素 与互 谱密 度矩 阵 的元 素存 在 如合 维
纳一 辛钦（ ｅ ｅ－ｈｎｃｉｅ 关系式 ： Ｗｉ ｒＫ ｉｔ ｎ ） ｎ ｈ
０ （ ∞）
（） ９
由于理论上 ｜ ） ｓ （ 一般是复数矩 阵， 因此 日（ ） 通常也是复数
Ｒ ｒ １（ ）
２
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矩阵， 其对角元素为实数 ， 对角元素为 复数 。矿 （ ） Ｈ（ ） 非 为
的共轭转置矩阵 。矩阵 日（ ） 的元素存在如 下一 些关 系 ：
Ｓ∞） （ ｆ ＝Ｈ（ ｆ ∞） （ ） ０ （ ） ∞ｚ … ０ （） ８
是利用三角 函数叠加 的谐 波合成法 （ ｗｓ ； ｗＡ ） 第二 类是基 于数字 效 率为代价 ， 因而 Ｊｆｉ建议 最好 不用随机频率措施 ； ｅｒ ｅ 滤波技 术 的 线 性 滤 波 法 ， 自 回归 算 法 （ Ｒ） 移 动 平 均 算 法 如 Ａ 、 （ Ａ） 自回归移 动平 均算 法 （ Ｒ Ａ） ； 三类 方法 是利 用小 Ｍ 及 ＡＭ 等 第 波在时域和频域上 同时具 有 良好局部化 特性 ， 采用离 散小波 变换
Ｒ ｒ （ ） Ｓ ∞） ｌ （
互谱密度矩 阵为
Ｓ１ ） Ｓ２ ） １（ ｌ （ Ｓ１∞） ２（ Ｓ ∞） （ ＝ （ ∞）
（ ） （ ｊ Ｉ％ （： ， ｎｍ＝１…， 一 ＞ｍ ＝Ｉ ∞ ）ｅ ２…，； ， ｎ １ ）
（２ １） （） ２
・
４ ・ ６
第３ ７卷 第 ２ ６期 ２０ １１年 ９ 月
Ｓ ＨＡＮ ＡＲＣ Ｔ Ｔ Ｅ ＸＩ ＨＩ ＥＣ ＵＲ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ２ １３ ． ６ Ｓ ｐ ２ １ ｅ． ０１
文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （０ ）６ ０ ４ —３ １０ － ８ ５ ２ １ ２ —０ ６０ １
重构风速时程 。
１ １ 谐 波合 成 法 ．
考虑一个一维 ｒ变量的平稳高斯 随机过程 ｛ ￡ ｝ ，， ／ ， （） （＝１２ …，
ｎ， ） 其互相关 函数矩 阵为 ：
Ｒ１ ｒ Ｒ２ ｒ ｌ（ ） １（ ）
Ｒ ）＝ （
日（ ）＝
（ ） （ ∞）
（ ） … （ ） …
关键 词 ： 高压 ， 电塔 ， 动风场 ， 特 输 脉 模拟
中 图 分 类 号 ：Ｕ ５ ． Ｔ ３２ ２ 文献标识码 ： Ａ
， Ｎ
０ 引言
输 电塔 多为格构 式塔线体系 ， 与通常 的结 构风荷 载作用 模型 不 同， 由于缺乏相应 的观 测资料 和试 验结论 ， 还没 有得 到普 遍认
同的风荷载作 用模 型 。格构 式塔 在风荷 载作 用下 不仅 发生 顺风
删
＝２
Ｉ ［ｚ Ｉ （ ）Ｃ８ｇ，＿ Ｏ Ｏｆ
）＋ ］
（） ５
其 中， Ⅳ为采样 频率点数 ， 理论 上应有 Ⅳ一 。 实 际上 Ⅳ为 一 。，
为了能在 计算 中使用 Ｆｖ Ｆ ｒ 向振动 ， 而在横风 向也会 发 生相 同量级 的振 动。实 际上 ， 构式 充分大 的正整数 即可保证模 拟的精度 ， 格 技术 ， 一般 Ⅳ＝２ ， 为 正整数 ； ｃ ／ Ａｏ＝ Ⅳ为频 率增 量 ， 为 上 塔横风 向动力风荷载 的形 成原 因不是 各个 构件尾 流 中旋 涡脱落 即当 ∞＞ 时 ． ∞）＝ ， 可用下式估算 ： ∞ ｓ （ ００ ９ 的一种 简单集合 ， 而是来 流穿 绕格 构式塔 架 时 ， 构件 尾流 相互 界截止频率 ， 各
特 高 压 输 电 塔 脉 动 风 场 模 拟 分 析
郭 启 波
摘 要 ： 用谐 波 合 成 法 对 输 电塔 线 体 系进 行 了 顺 风 向脉 动 风 场 模 拟 ， 过 对 模 拟 脉 动 风 的 功 率 谱 与 目标 功 率谱 的验 运 通
证 ， 出该 方法能准确有效的模拟 出符合要 求的随机 变量 。 指