宋玉鹏 陈建兵 彭勇波

摘要： 针对二维空间纵向脉动风场模拟问题，采用多维随机场理论，基于Davenport脉动风速谱和相干函数模型，导出了二维空间均匀脉动风场的波数-频率联合功率谱。通过谐波叠加直接获得二维空间均匀脉动风场，避免了经典谱表达方法在脉动风场模拟时的空间离散和互功率谱矩阵的Cholesky分解或本征正交分解（POD）。为了进一步提高风场模拟的效率，在数值程序中引入了快速Fourier变换（FFT）技术。最后，对风力机桨叶所在平面进行了二维空间脉动风场模拟，验证了该方法的准确性和高效性。

关键词： 脉动风场; 波数-频率联合功率谱; 二维空间; 谱表达方法; FFT算法

中图分类号： TU312+.1; O324 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2020）04-0660-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.04.003

引 言

高层建筑、风力发电高塔、大跨屋盖、输电塔线体系和桥梁等高柔大跨结构对风荷载往往十分敏感。由于风荷载中的脉动分量具有较强的随机性，将使上述风敏感性结构发生多种形式的风致振动，甚至可能发生动力失稳，极大降低结构的安全性[1]，因此结构风致响应分析问题一直备受学术界和工程界的关注[2]。结构的随机动力响应分析一般可在频域和时域内进行。频域方法往往较为简便高效，遗憾的是它只适用于线性系统[3-4]，而大多数结构在强动载条件下将进入非线性阶段，甚至一些结构在正常工作条件下就已处于复杂的非线性状态，如风力发电系统结构[5]。因此时域分析方法是结构非线性随机动力响应与可靠性分析的必然选择[6]。……