高精度入口边界的峡谷桥址风场数值模拟

来源：中国血液净化杂志2020年第7期北京时间：

作者：沈炼, 华旭刚, 韩艳, 蔡春声, 韦成龙

单位：1. 长沙学院 土木工程学院, 湖南 长沙 410022;2. 湖南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410082;3. 长沙理工大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410076;4. 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 LA70803"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51808059); China Postdoctoral Science Foundation (2018M642977);National Natural Science Foundation of Hunan Province (2019JJ50688);Training Program for Excellent Young Innovators of Changsha (kq195004)

摘要：山区峡谷地区由于受特殊地形地貌条件影响使得其风场十分复杂，这些地区建立的大跨度桥梁面临着更为突出的风致振动问题，而当前规范对峡谷桥梁的抗风设计还没有明确规定。为更加深入认识峡谷风场的分布特性，基于WRF与CFD耦合模式对峡谷桥址风场进行精细化分析，在中尺度气象模式基础上结合多项式插值方法获取入口边界的平均风速，同时对峡谷桥址上游风速进行实时监测，利用实测站脉动特性互等的原则获取数值模拟入口位置的脉动特性。将平均风速和脉动风速综合考虑后利用UDF程序赋给大涡模拟的入口边界并对峡谷桥址位置风场进行详细分析，最后将模拟结果与实测结果的湍流特性进行对比。研究结果表明：考虑脉动风速后的入口边界条件相比于无脉动入口风速其湍流特性与实测值吻合更好；中国现有规范中的标准谱不适用于复杂峡谷桥址地区，如用现有规范设计山区峡谷桥梁，其结果偏不安全；来流风向与峡谷走向是引起加速效应的主要原因，峡谷上游的复杂局部地形是引起峡谷桥址风场多样性的根本原因。研究成果可供山区峡谷大跨度桥梁抗风设计提供参考。

关键词：桥梁工程,山区峡谷风场,大涡模拟,多尺度耦合,入口边界

基金资助：国家自然科学基金项目（51808059）；中国博士后基金项目（2018M642977）；湖南省自然科学基金项目（2019JJ50688）；长沙市杰出青年培育创新计划项目（kq195004）