基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟
本文选题:桥梁工程 切入点:峡谷风场 出处:《中国公路学报》2017年05期
【摘要】:为解决山区峡谷风场数值模拟过程中入口边界难以合理给定的问题,在中尺度气象模式(WRF)基础上利用多尺度耦合方法对山区峡谷桥址风场进行了精细化数值模拟。模拟过程中,首先基于WRF利用多尺度耦合的方法得到山区峡谷入口处的中尺度速度场信息,然后以入口边界位置风场波动情况为原则,对模拟的中尺度风场信息在耦合面进行分块,分块后分别运用多项式方法将其风速进行拟合,并通过UDF程序将拟合的速度赋给大涡模拟的入口边界。最后以张家界澧水大桥所在峡谷为研究背景,在桥址位置安装风速实时监测系统,将现场实测结果与所提方法的数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:WRF的运行结果通过降尺后能较好地运用在山区峡谷风场CFD数值模拟的入口边界上,这种处理较好地解决了山区峡谷风场数值模拟过程中入口平均风的给定问题;分块多项式拟合插值方法解决了以往数值模拟过程中出现的"人为峭壁"问题;利用该方法可以较为准确地得到桥址处平均风速、风向角和风攻角等参数的分布情况。
[Abstract]:In order to solve the problem that the inlet boundary is difficult to be given reasonably in the process of wind field numerical simulation of mountain canyons, a detailed numerical simulation of wind field in mountain canyons bridge sites is carried out based on the mesoscale meteorological model (WRFs).In the simulation process, the mesoscale velocity field information at the entrance of the mountain canyon is obtained based on the multi-scale coupling method based on WRF, and then the wind field fluctuation at the entrance boundary is taken as the principle.The simulated mesoscale wind field information is divided into blocks on the coupling surface, and then the wind speed is fitted by polynomial method, and the fitted velocity is assigned to the inlet boundary of the large eddy simulation by UDF program.Finally, based on the research background of the valley of Zhangjiajie Lishui Bridge, a real-time wind speed monitoring system is installed at the bridge site. The field measured results are compared with the numerical simulation results of the proposed method.The results show that the results of the operation can be well applied to the entrance boundary of the CFD numerical simulation of the wind field in mountain canyons by reducing the scale, and this treatment can solve the problem of the average inlet wind in the numerical simulation of the wind field in the mountain canyons.The piecewise polynomial fitting and interpolation method solves the problem of "artificial cliffs" in the past numerical simulation process, and the distribution of the average wind speed, wind direction angle and wind attack angle at the bridge site can be obtained more accurately by using this method.
【作者单位】: 长沙理工大学土木与建筑学院;路易斯安那州立大学土木与环境工程系;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)项目(2015CB057700) 国家自然科学基金项目(51408061,51178066,51278069) 桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室开放基金项目(14KC07,12KB01) 土木工程优势特色重点学科创新性项目(15ZDXK04)
【分类号】:U442.59
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,本文编号:1703985
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