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大跨桥梁实测湍流风场的大涡模拟
| 题名： | 大跨桥梁实测湍流风场的大涡模拟 |
| 正文语种： | 中文 |
| 作者： | 李威霖;牛华伟;华旭刚;陈政清 |
| 作者单位： | 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室 |
| 关键词： | 桥梁工程;湍流合成;大涡模拟;PRFG3;实测强风 |
| 摘要： | 为实现在大涡模拟（LES）中准确评估强风湍流对大跨桥梁的作用，关键难点在于生成符合桥梁真实强风特性的入口湍流。为此应用了一种新的规则化波矢量随机流生成方法PRFG3（Pre-scribed-wavevector Random Flow Generator），该方法遵守连续性方程和泰勒假设，可准确模拟目标湍流的脉动风谱、湍流度和湍流积分尺度等风特性参数。首先利用西堠门大桥结构健康监测系统（SHMS）2016年内采集的风速数据，选取了该桥址区10min时距平均风速较大但风特性不同的2个强风样本，分析得到相应的强风特性参数；然后采用PRFG3方法合成了符合上述2个实测强风特性的均质各向异性湍流，同时为验证该方法用于主梁节段模型LES入口湍流的适用性，还模拟了缩尺比为1：50的强风湍流场，并基于OPENFOAM平台，将3类风场赋予LES入口进行了数值计算；最后将LES流场中多个监测点的湍流特性与实测结果进行了对比。研究结果表明：2个实测风场在顺风向、横风向、竖风向的脉动风谱均与Von Kármán谱接近，顺风向湍流积分尺度最大约为192m，各脉动风分量近似符合正态分布；PRFG3方法产生的入口湍流在LES计算域内能正确传输，模拟的3类风场均有较好的均匀性，脉动风分量在各方向上的功率谱、湍流度和所有的9个湍流积分尺度均与相应的实测值吻合较好。相关湍流合成方法及LES设置可为大跨桥梁在实测强风湍流下的数值模拟研究提供参考。 |
| 期刊名称： | 中国公路学报 |
| 出版年： | 2022 |
| 期： | 10 |
| 页码： | 161-171 |
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