基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟.pdf

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1、第30卷第5期中国公路学报V01．30No．52017年5月ChinaJ．Highw。Transp。MaY2017文章编号：1001—7372(2017)05010410基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟沈炼1’2，韩艳1，董国朝1，蔡春声1’2，张建仁1(1．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114；2．路易斯安那州立大学土木与环境工程系，路易斯安那巴吞鲁日1．A70803)摘要：为解决山区峡谷风场数值模拟过程中入12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

2、多尺度耦合的方法得到山区峡谷入12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12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”

3、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。关键词：桥梁工程；峡谷风场；多尺度耦合；分块多项式插值；WRF；大涡模拟中图分类号：U442．59文献标志码：ANumericalSimulationofWindFieldonBridgeSiteLocatedinMountainousAreaandGorgeBasedonWRFSHENLianl一，HANYanl，DONGGuo—cha01，CAIChun—shen91¨．ZHANGJian—renl(1．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture．Ch

4、angshaUniversityofScience&Technology．Changsha410114，Hunan，China；2．DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering．I。ouisianaStateUniversity，BatonRouge，LA70803，Louisiana，USA)Abstract：Inordertoresolvethedifficultyinprovidingreasonableinletboundaryconditionsforthenumericalsimulationofwindfieldi

5、nmountainousarea．themuhiscalecouplingmethodwasadoptedforaccuratelysimulatingthewindfieldonthebridgesiteatmountainousareabasedonameteorologicalsoftwareofweatherresearchandforecast(WRF)．Firstly，attheprocessofsimulation，themultiscalecouplingmethodwasadoptedtoobtainthemesoscalevelocityfieldin

6、formationbytheWRF．Secondly，thecouplingsurfacewasdividedintoseveralpiecesbasedontheprincipleofwindfluctuatingdegreeintheinletboundary．Blockpolynomialinterpolation(BPI)fittingmethodwasusedtofitthewindvelocity，andthenthefittingvelocitiesweregiventotheinletboundaryofthelargeeddysimulation(I．E

7、S)bytheUDFprogram．Finally，takingtheI．ishuiBridgeinZhangjiajieastheresearchbackground，thewindvelocitiesreal—time收稿日期：201G-06一15基金项目：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(51408061，5117806651278069)；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