基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟

来源：中国血液净化杂志2017年第5期北京时间：

作者：沈炼, 韩艳, 董国朝, 蔡春声, 张建仁

单位：1. 长沙理工大学 土木与建筑学院, 湖南 长沙 410114;2. 路易斯安那州立大学 土木与环境工程系, 路易斯安 那巴吞鲁日LA 70803

摘要：为解决山区峡谷风场数值模拟过程中入口边界难以合理给定的问题，在中尺度气象模式（WRF）基础上利用多尺度耦合方法对山区峡谷桥址风场进行了精细化数值模拟。模拟过程中，首先基于WRF利用多尺度耦合的方法得到山区峡谷入口处的中尺度速度场信息，然后以入口边界位置风场波动情况为原则，对模拟的中尺度风场信息在耦合面进行分块，分块后分别运用多项式方法将其风速进行拟合，并通过UDF程序将拟合的速度赋给大涡模拟的入口边界。最后以张家界澧水大桥所在峡谷为研究背景，在桥址位置安装风速实时监测系统，将现场实测结果与所提方法的数值模拟结果进行了对比。研究结果表明：WRF的运行结果通过降尺后能较好地运用在山区峡谷风场CFD数值模拟的入口边界上，这种处理较好地解决了山区峡谷风场数值模拟过程中入口平均风的给定问题；分块多项式拟合插值方法解决了以往数值模拟过程中出现的“人为峭壁”问题；利用该方法可以较为准确地得到桥址处平均风速、风向角和风攻角等参数的分布情况。

关键词：桥梁工程,峡谷风场,多尺度耦合,分块多项式插值,WRF,大涡模拟

基金资助：国家重点基础研究发展计划（“九七三”计划）项目（2015CB057700）；国家自然科学基金项目（51408061，51178066， 51278069）；桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室开放基金项目（14KC07，12KB01）； 土木工程优势特色重点学科创新性项目（15ZDXK04）