真實氣象背景下的下擊暴流風場特性與風荷載模型研究

《真實氣象背景下的下擊暴流風場特性與風荷載模型研究》是依託武漢理工大學，由吉柏鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：真實氣象背景下的下擊暴流風場特性與風荷載模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吉柏鋒
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

建立合理的下擊暴流風荷載模型，是相關工程結構抗下擊暴流強風分析，並為改進設計方法以防止其風致災變發生的關鍵問題。其難點是創建具有實測真實氣象參數依據且能反映實際特徵的下擊暴流風場特性研究方法。在前期研究基礎上，本項目採用氣象實測、理論分析和試驗研究相結合的方法研究建立真實氣象背景下具有超高時空解析度的下擊暴流三維瞬態風（風-雨）場數值模擬方法，在此基礎上系統地研究真實氣象背景下的下擊暴流風（風-雨）場特性，進而創建具有真實氣象背景的下擊暴流風荷載模型。本項目是結合氣象學領域和風工程領域在下擊暴流研究方法基礎上的一種新探索，將有助於從形成與擴散的機理上更深入地探究下擊暴流的風場特性，為相關工程結構在這種災害性強風作用下的動力災變分析提供有益的理論參考。

結題摘要

本項目是為探究實際下擊暴流風場特性及荷載模型而進行的基礎研究工作。調研收集了我國實際發生並經氣象部門證實的下擊暴流典型案例，並對這些實際案例進行了整理和分析，對下擊暴流的類型進行了歸納。收集的案例中既有乾型下擊暴流也有濕型下擊暴流，並且絕大部分濕型下擊暴流發生時同時伴隨暴雨、冰雹和大風。開展了特徵地形、特徵地貌下的下擊暴流風場特性的數值和試驗研究，研究了風暴中心移動和風雨耦合特性下的下擊暴流風荷載特性，尤其對發生頻度最高的濕型下擊暴流的發展過程中強降雨所引起的風雨場特性及其荷載屬性進行了研究和討論。根據研究結果和收集到的實際下擊暴流氣象資料提出並建立了改進的下擊暴流風荷載模型。通過研究獲得了下擊暴流在特徵地貌、地形下的風場特性，獲得了風暴中心移動對下擊暴流風場的影響，了解了下擊暴流的瞬態風場特性，提出了改進的下擊暴流的荷載模型，研究了下擊暴流作用下低矮建築的風荷載效應，在真實氣象背景下考察了多體耦合下擊暴流的風場特性和風雨場耦合特性。本項目的研究是結合了氣象領域和風工程領域在下擊暴流研究方法基礎上的一種新探索，它套用氣象學領域的下擊暴流數值模式中包含的相變、傳熱和傳質等微物理過程的結果來進一步完善現有的風工程領域的數值模擬工作，使後者更好地反映下擊暴流實際物理過程，進而為相關工程結構抗下擊暴流強風提供更準確的荷載依據，是值得繼續深入研究的工作。它將有助於從形成與擴散的機理上更深入地探究下擊暴流的風場特性，為今後相關工程結構在這種災害性強風作用下的動力災變分析提供有益的理論參考。