《颱風近地層風場特性實測網路以及風場特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由肖儀清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：颱風近地層風場特性實測網路以及風場特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖儀清
- 批准號：51278161
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將建立三維立體的颱風風場觀測網路，觀測颱風風場的精細化結構特性以及湍流統計特性；建立颱風風場代表性樣本選取準則以及數據預處理方法；研究全方位的登入颱風近地風特性參數，並研究颱風過程中非平穩和/或非高斯樣本風特性、產生機理以及對結構抗風設計的影響；研究颱風風場邊界層湍流機理，並建立颱風脈動風速譜模型，用以指導土木工程結構抗颱風設計。
結題摘要
本項目搭建了一個由8個2.5m高測風塔和1個5m高測風塔組成的移動式近地颱風觀測網路，對影響廣東省沿海地區的若干次颱風進行了全方位現場實測。分析颱風不同結構部位（外風場，前後眼壁強風區，風眼區以及螺旋雨帶）風特性及相互之間的差異，建立合理的颱風代表性風速樣本判別以及選取標準；同時建立合適的風速樣本壞點數據判別準則以及壞點數據處理方法。基於質量控制過的數據，研究颱風不同結構部位、不同下墊面粗糙度類別風場的湍流特徵，包括：湍流強度、湍流比，湍流特徵渦旋尺度、摩擦速度、莫寧—奧布霍夫長度、以及空間相關性特性；建立標準化的颱風風特性轉換程式，將不同粗糙度類別、不同高度和不同時間尺度的風特性轉換到相同的粗糙度長度、相同高度以及相同時間尺度進行比較，從而給出具有工程結構設計可依賴的風場特性參數；採用小波分析和經驗模態分析的方法，研究颱風中具有大湍流比、大積分尺度和大陣風因子樣本的時頻特性，分析其湍流機理以及對結構風荷載的影響。在高斯過程陣風因子計算模型的基礎上推導非高斯過程的陣風因子理論計算模型，並對颱風風場的陣風因子特性進行系統分析，結果表明：颱風場脈動風具有較強的非高斯特性，使得颱風場陣風因子偏離了基於高斯過程假定的規範建議值，考慮非高斯修正的陣風因子理論公式能夠較準確地估計實測颱風場的陣風因子。為了克服現行固定時距陣風因子在進行結構抗風設計時潛在的不足，提出一種基於性能設計的陣風因子確定方法，建立了Ａ、Ｂ兩類場地不同時距陣風因子曲線。基於莫寧—奧布霍夫相似理論以及各項同性湍流的基本框架，並藉助湍流快速畸變理論（RDT），研究颱風不同部位的颱風風速樣本在近地層以及渦旋邊界層的湍流機理以及風速譜特徵；基於實測數據研究風速譜關鍵參數與平均風速、粗糙度長度，大氣穩定度的關係，從而建立數據驅動的風速譜模型以確定不同場地類別，不同粗糙度長度，不同高度的颱風風速譜用以指導土木工程結構抗颱風設計。
