《山區峽谷非定常風場特性的多尺度耦合數值模擬研究》是依託長沙理工大學，由董國朝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：山區峽谷非定常風場特性的多尺度耦合數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董國朝
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國目前已建成和正在修建的跨越深山峽谷的橋樑越來越多，橋址處的風場特性是橋樑抗風設計的先決條件，風場參數的準確與否將是影響橋樑風致回響分析精度最重要的因素。山區峽谷地形風環境特性極為複雜，當前的研究取得了一定的成果，但依然存在一系列的問題，特別是山區峽谷風場特性CFD模擬中的湍流模型選取、附面層處理以及入口邊界條件的施加是當前數值模擬方法迫切需要解決的問題。本項目擬以數值模擬為主要研究手段，針對山區峽谷風場特性的特點，首先研究合適的大渦模型及壁面函式，並進行參數最佳化；其次通過諧波合成法生成三維隨機風速的脈動時程並編制相應程式模組；然後採用中尺度大氣模式與CFD的多尺度耦合方法，解決風洞試驗以及當前CFD方法遇到的入口邊界條件難以確定的難題，最後結合風洞試驗及現場實測驗證本項目方法的正確性，從而實現對山區峽谷風場特性的精細化研究，為西部山區大跨度橋樑的建設提供理論基礎。
結題摘要
隨著西部大開發戰略的不斷深入，我國在深山峽谷上修建的橋樑越來越多。橋址處的風場參數的準確與否將是影響橋樑風致回響分析精度最重要的因素，也是橋樑抗風設計的先決條件。山區峽谷地形風環境特性極為複雜，當前的研究取得了一定的成果，但依然存在一系列的問題，特別是山區峽谷風場特性風洞試驗以及CFD模擬中的湍流模型選取以及入口邊界條件的施加是當前數值模擬方法迫切需要解決的問題。 本項目以數值模擬為主要研究手段，為了得到準確的數值模擬結果，研究利用諧波合成法來生成不同紊流參數的空間隨機風速時程，開發出適用於大渦模擬入口邊界湍流的人工模擬方法，提出了一種準確模擬湍流入口邊界的方法，開發了相應的軟體模組程式，並申請了軟體著作權。針對山區峽谷風場特性的特點，研究了中尺度大氣模式與CFD的多尺度耦合方法，利用中尺度大氣模式計算結果進行插值得到了CFD計算中複雜山區峽谷地形的入口邊界條件，通過採用高階插值的方法，實現了尺度轉換過程中的高精度數據交換，提高了耦合面中平均量以及湍流脈動量之間的插值效率和精度，解決了風洞試驗以及當前CFD方法遇到的入口邊界條件難以確定的難題。 本項目實現了數值風洞中所需的空間三維隨機風速脈動時程的生成及程式模組編制，並通過中尺度大氣模式與CFD的多尺度耦合方法，解決了當前山區峽谷風場計算中碰到的瓶頸問題，實現了對山區峽谷風場特性的精細化研究，為西部山區大跨度橋樑的建設提供理論基礎，具有重要的理論意義和廣泛的工程套用前景。
