祝志文, 邓燕华

(湖南大学土木工程学院, 湖南 长沙 410082)

结构抗风研究中,无论是风洞试验还是数值模拟,准确模拟大气边界层的湍流特性是保证研究结果可信的必要条件.早期的研究主要关心风速剖面和湍流强度剖面,以期得到与大气边界层相似的风速和湍流强度.卢占斌等[1]的风洞试验研究表明,湍流强度主要改变风压脉动值的大小和能量在各频谱范围的分布,湍流积分尺度的增大将使风压系数平均值的绝对值和均方根值均降低.JR等[2]研究矩形桥梁断面在风速和湍流强度不变的前提下,湍流积分尺度对风压系数平均值和均方根值、弯矩谱峰值的影响.Nakamura和Ozono[3]指出,当湍流积分尺度小于2D(D为结构特征长度)时,可以忽略其对湍流流态的影响;当大于2D时,湍流积分尺度增大,将对风压系数平均值产生显著影响.Li和Melbourne[4]研究湍流积分尺度在2.8D～7.8D范围内对结构风效应的影响,随湍流积分尺度的增加,小尺度湍流脉动运动量降低,压力系数峰值呈现增大趋势,当湍流积分尺度长度达到5D时出现降低现象.

风洞试验中要准确测定湍流积分尺度和保持湍流强度不变的前提下调整其值绝非易事.本文利用大涡模拟研究湍流积分尺度对高层建筑风荷载的影响.大涡模拟入口脉动风场生成的方法主要包括随机流生成技术(random fow generation， RFG)、离散和合成随机流生成法(discretizing and synthesizing random flow generation， DSRFG).文献[5]研究指出,RFG方法通过湍动能和耗散率求湍流积分尺度,DSRFG方法通过调整湍流积分尺度……