X型超高层建筑扭转风荷载谱计算模型研究 被引量：7

1

作者 金虎 楼文娟 沈国辉 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期147-153,共7页

通过X型超高层建筑模型多点同步测压风洞试验,文中研究了高层建筑扭转风荷载系数平均值、均方根值沿高度的变化规律。提出了X形高层建筑扭转动力风荷载功率谱密度函数的数学计算模型,并根据试验数据对模型参数进行了拟合,结果表明该计... 通过X型超高层建筑模型多点同步测压风洞试验,文中研究了高层建筑扭转风荷载系数平均值、均方根值沿高度的变化规律。提出了X形高层建筑扭转动力风荷载功率谱密度函数的数学计算模型,并根据试验数据对模型参数进行了拟合,结果表明该计算模型与风洞试验结果吻合较好。文中还探讨了各层扭转动力风荷载的相干特性,以Vickery提出的尾流激励相干函数公式为计算模型,根据风洞试验数据利用最小二乘法拟合了模型参数,并给出拟合的计算参数。文中最后研究了扭转风荷载与顺风向、横风向风荷载的相干性,并提出了相应的数学计算模型,结果证明该模型与试验数据基本一致。 展开更多

关键词 高层建筑 扭转风荷载 功率谱 相干函数

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随机脉动风场的谱表示降维模拟 被引量：8

2

作者 刘章军 刘增辉 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期49-56,共8页

基于正交随机变量的谱表示,引入随机函数的约束条件,提出了随机脉动风场模拟的谱表示降维方法。从谱表示模拟公式中所需随机变量的数量及约束条件两方面,厘清了经典谱表示与基于正交随机变量谱表示的区别。将正交随机变量集表达为两个... 基于正交随机变量的谱表示,引入随机函数的约束条件,提出了随机脉动风场模拟的谱表示降维方法。从谱表示模拟公式中所需随机变量的数量及约束条件两方面,厘清了经典谱表示与基于正交随机变量谱表示的区别。将正交随机变量集表达为两个基本随机变量的正交函数形式,使基于正交随机变量谱表示的随机度从数万降低为2,极大地减少了随机脉动风场模拟的计算量。通过构造两类不同的正交随机函数形式,分别对高层建筑沿高度变化的水平向脉动风场进行模拟,均能获得较高的模拟精度,检验了此方法的有效性。研究表明:此方法仅需2个基本随机变量即可在密度层次上反映脉动风场的概率特性,且生成的233条代表性时程构成一个完备的概率集,进而可结合概率密度演化理论进行工程结构抗风可靠度精细化分析。 展开更多

关键词 脉动风场 随机振动 谱表示 随机函数 降维模拟

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随机风场模拟的连续本征正交分解-随机函数方法 被引量：5

3

作者 刘章军 刘增辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期32-37,共6页

在时-空随机场的连续本征正交分解(POD)基础上,通过引入正交随机变量集的随机函数表达形式,提出了时-空随机场模拟的连续本征正交分解-随机函数法。基于互功率谱密度函数的连续POD法将时-空随机场表达为有限个本征模态的叠加,实现了对原... 在时-空随机场的连续本征正交分解(POD)基础上,通过引入正交随机变量集的随机函数表达形式,提出了时-空随机场模拟的连续本征正交分解-随机函数法。基于互功率谱密度函数的连续POD法将时-空随机场表达为有限个本征模态的叠加,实现了对原时-空随机场的高效降阶处理;正交随机变量集的随机函数表达,则实现了仅用两个基本随机变量即可在二阶统计意义上对原时-空随机场的精确描述。与传统的POD方法相比,本方法所需的基本随机变量最少,且生成的脉动风速代表性时程可构成一个完备的概率集;最后,以Kaimal脉动风速谱为例,进行了水平向随机风场的模拟分析,验证了该方法的高效精确性。 展开更多

关键词 随机风场 互功率谱密度函数 本征正交分解 随机函数 降维 模拟

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X形超高层建筑层风激励谱计算模型研究 被引量：3

4

作者 金虎 楼文娟 +1 位作者 沈国辉 徐龙银 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期1-7,共7页

通过X形超高层建筑刚性模型多点同步测压风洞试验,研究高层建筑风荷载阻力系数和升力系数平均值、均方根值沿高度的变化规律,并与矩形高层建筑均方根升力系数进行比较。提出X形高层建筑顺风向与横风向动力风荷载功率谱密度函数、相干函... 通过X形超高层建筑刚性模型多点同步测压风洞试验,研究高层建筑风荷载阻力系数和升力系数平均值、均方根值沿高度的变化规律,并与矩形高层建筑均方根升力系数进行比较。提出X形高层建筑顺风向与横风向动力风荷载功率谱密度函数、相干函数的计算模型,并根据风洞试验数据进行拟合计算,结果表明该计算模型与风洞试验结果吻合较好,可以以此为基础进行类似高层建筑顺风向与横风向动力响应的频域计算。 展开更多

关键词 高层建筑 风荷载 功率谱 相干函数

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随机Fourier谱风场仿真算法的验证

5

作者 张琳琳 李杰 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-5,共5页

在随机Fourier谱风场仿真算法的基础上,进一步考察随机仿真风速场能否体现给定风环境的随机特性.这一考察建立在仿真风场与目标风场之间的随机Fourier谱和随机相干函数的均值谱、标准差谱的对比之上.实例分析表明,随机风场数值仿真算法... 在随机Fourier谱风场仿真算法的基础上,进一步考察随机仿真风速场能否体现给定风环境的随机特性.这一考察建立在仿真风场与目标风场之间的随机Fourier谱和随机相干函数的均值谱、标准差谱的对比之上.实例分析表明,随机风场数值仿真算法可以准确地反映风场的随机性. 展开更多

关键词 风场仿真 随机FOURIER谱 随机相干函数 脉动风速 随机性

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一种Kaimal谱的修正方法及算法实现 被引量：1

6

作者 赵文超 廖明夫 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第10期1446-1450,共5页

本文发现了脉动风速方差模拟值与设定值存在着误差,分析了引起误差的原因。得到了在不同的湍流尺度与风速比值L/U的情况下,截止频率和初始频率对模拟风速方差的影响,给出了截止频率和初始频率的推荐值,并对Kaimal谱进行了修正。运用修... 本文发现了脉动风速方差模拟值与设定值存在着误差,分析了引起误差的原因。得到了在不同的湍流尺度与风速比值L/U的情况下,截止频率和初始频率对模拟风速方差的影响,给出了截止频率和初始频率的推荐值,并对Kaimal谱进行了修正。运用修正后的Kaimal谱及平稳随机过程方法,得到了模拟脉动风速时程数据。实例数据表明:模拟脉动风速数据的标准差符合工程应用要求,模拟功率谱与目标风谱吻合得很好。 展开更多

关键词 随机风场模型 kaimal谱 截断误差 模型修正 数值方法

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大跨度桥梁脉动风场的随机模拟 被引量：5

7

作者 骆宁安 杨文武 韩大建 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期57-60,共4页

首先分析了一种宽域平稳随机过程的特性 ,然后基于频谱表达方法并利用Kaimal风谱函数的特性 ,提出了一种模拟桥梁脉动风场的高效率方法 ;证明了采用本文方法模拟产生的脉动风场具有各态历经性 ,满足目标互相关函数 ;

关键词 脉动风场 频谱表达方法 随机模拟 大跨度桥梁 kaimal风谱函数 风致振动

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大跨悬挑平屋盖结构风荷载特性的试验研究 被引量：24

8

作者 傅继阳 谢壮宁 倪振华 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第10期7-14,共8页

对一大跨悬挑平屋盖模型进行了比较细致的风洞试验研究,分析了此类结构屋盖的平均局部体型系数和极值局部体型系数的分布特性,研究了均匀和B类两种不同流场对其风荷载分布特性的影响。结果显示结构在均匀流场和紊流的剪切流场所测得的... 对一大跨悬挑平屋盖模型进行了比较细致的风洞试验研究,分析了此类结构屋盖的平均局部体型系数和极值局部体型系数的分布特性,研究了均匀和B类两种不同流场对其风荷载分布特性的影响。结果显示结构在均匀流场和紊流的剪切流场所测得的平均和脉动风荷载特性均有显著的差别,文中进一步测量并讨论分析了屋盖上典型测点脉动风压的功率谱密度(PSD)以及空间不同位置之间的相干特性。最后针对此类形状屋面的特点和风压分布特性,提出了一种气动抗风措施,试验结果显示它可以有效削减屋盖风敏感处的风荷载值。 展开更多

关键词 大跨屋盖 风荷载 功率谱密度 相干函数 试验 脉动风压

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海浪绘制中波浪谱的选择和参数计算 被引量：6

9

作者 陈丽宁 金一丞 +1 位作者 任鸿翔 张秀凤 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第7期283-288,共6页

分析了Phillips波浪谱结构,指出该谱是由符合Neumann形式的频率谱和国际拖曳水池会议推荐的方向分布函数构成的方向谱,Phillips谱的频率谱与P-M谱接近。参考P-M谱提供的方法给出了Phillips谱风速的确切含义并计算出该谱的常数,解决了其... 分析了Phillips波浪谱结构,指出该谱是由符合Neumann形式的频率谱和国际拖曳水池会议推荐的方向分布函数构成的方向谱,Phillips谱的频率谱与P-M谱接近。参考P-M谱提供的方法给出了Phillips谱风速的确切含义并计算出该谱的常数,解决了其在应用中未尽的问题。比较PM-ITTC方向谱和Phillips谱的绘制结果,发现用Phil-lips谱绘制的海浪低频长波更加突出。对Phillips谱和PM-ITTC方向谱进行比对,发现Phillips谱的谱峰频率与PM-ITTC方向谱接近,但谱宽更窄,能量更集中于低频部分。为Phillips谱增加了风距参数,使绘制结果能反映风速、风距对海浪的影响。绘制的海浪传播方向、波高随风速变化而变化,与航海实际情况相符,已应用于航海模拟器。 展开更多

关键词 海浪绘制 Phillips波浪谱 方向分布函数 风速 风距

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基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟 被引量：11

10

作者 秦力 袁俊健 李兴元 《水电能源科学》 北大核心 2011年第2期169-171,共3页

基于脉动风的基本性质、Kaimal风速谱及线性自回归滤波器法(AR)模拟脉动风速时程的原理,利用Matlab编制了相关脉动风速时程模拟程序,并以500 kV栖霞文登(昆嵛)送电工程为例,模拟了输电塔线体系的风速时程,分析了脉动风在时间和空间上的... 基于脉动风的基本性质、Kaimal风速谱及线性自回归滤波器法(AR)模拟脉动风速时程的原理,利用Matlab编制了相关脉动风速时程模拟程序,并以500 kV栖霞文登(昆嵛)送电工程为例,模拟了输电塔线体系的风速时程,分析了脉动风在时间和空间上的相关性。实例结果表明,该方法具有精确性和有效性。 展开更多

关键词 输电塔线体系 AR法 脉动风 kaimal谱 空间相关性

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基于脉动风作用下的大跨度桥梁拉索风场数值模拟 被引量：4

11

作者 孙亭亭 杨吉新 +1 位作者 黎建华 周兴宇 《山东农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第5期809-814,共6页

采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压... 采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压力系数的变化;选取50 m高度处分析速度矢量;选取80 m高度处分析流速和迹线变化;选取拉索中心位置、拉索尾端分析拉索周围压力分布,并进行数值模拟。计算结果表明,对比文献中风洞试验的结果,流场中流体的分布特征符合类似研究的结论,可以得到合理精度的数值解;在拉索周围上、下表面形成涡街,涡流沿中轴线运动并呈现对称的形状;拉索表面压力分布和文献中风洞试验结果较吻合,并且符合工程实际。 展开更多

关键词 kaimal脉动风速谱 三维风场 RNGk-ε模型 数值模拟

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随机风场空间相干性研究 被引量：7

12

作者 阎启 李杰 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期333-339,共7页

提出了一种描述随机风场空间相干特性的相位差谱模型,可用于大范围随机风场模拟.经典理论中一般采用相干函数来描述空间风场相干特性.研究发现,相干函数只是二阶数值特征,远不能描述两点脉动风速相干特性的丰富概率信息.研究表明,Fourie... 提出了一种描述随机风场空间相干特性的相位差谱模型,可用于大范围随机风场模拟.经典理论中一般采用相干函数来描述空间风场相干特性.研究发现,相干函数只是二阶数值特征,远不能描述两点脉动风速相干特性的丰富概率信息.研究表明,Fourier相位差谱可以对脉动风速时程的相干特性进行全面的描述.基于对影响相位差主要因素的分析,提出了相位差谱的基本模型.通过与实测相位差谱的比较,验证了所提模型的合理性与适用性.应用该模型进行了风场模拟,效果良好. 展开更多

关键词 随机风场 空间相干性 相位差谱 相干函数 风场模拟

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基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟 被引量：6

13

作者 贺广零 李杰 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期976-981,共6页

为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fo... 为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆Fourier变换,实现了桨叶(塔体)的风场模拟.最后,结合典型的1.25 MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统,进行了纵向风速场数值仿真研究.算例表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程. 展开更多

关键词 风力发电高塔系统 随机函数 物理机制 旋转Fourier谱 风场模拟

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天线平台在风荷载作用下的响应分析

14

作者 程皓月 何著 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第S1期70-74,共5页

研究了自然界中脉动风的风谱及其数值模拟方式,生成一段脉动风时程曲线。仿真研究天线平台在脉动风载荷和稳定风载荷下的响应,对比分析表明,天线平台在脉动风荷载下的响应要大于国标规定稳定风的响应。最后,提出考虑脉动风荷载时以1σ... 研究了自然界中脉动风的风谱及其数值模拟方式,生成一段脉动风时程曲线。仿真研究天线平台在脉动风载荷和稳定风载荷下的响应,对比分析表明,天线平台在脉动风荷载下的响应要大于国标规定稳定风的响应。最后,提出考虑脉动风荷载时以1σ置信度所对应的结果作为仿真评判标准。 展开更多

关键词 天线平台 脉动风 kaimal谱 数值模拟

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大跨径桥梁三维台风风场数值模拟 被引量：6

15

作者 刘焕举 韩万水 +2 位作者 武隽 肖强 闫利 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期77-84,共8页

台风灾害频发以及大跨径桥梁塔高、质轻和阻尼弱的特点,台风作用下大跨径桥梁的安全评估十分必要,大跨径桥梁三维台风风场合理模拟是面临的首要问题。利用三次样条函数,模拟台风时变平均风速;采用更新时变平均风速的谐波合成法,实现台... 台风灾害频发以及大跨径桥梁塔高、质轻和阻尼弱的特点,台风作用下大跨径桥梁的安全评估十分必要,大跨径桥梁三维台风风场合理模拟是面临的首要问题。利用三次样条函数,模拟台风时变平均风速;采用更新时变平均风速的谐波合成法,实现台风风速脉动部分的数值模拟;并考虑空间点群风速相关性,建立三维台风风场模拟方法。基于进化谱理论,推导非均匀调制进化功率谱(简称进化谱),建立台风风场模拟验证方法;通过对比进化谱与模拟功率谱,对台风模拟结果进行验证。选取沿海地区某大跨斜拉桥为例,应用构建的三维台风风场模拟与验证方法,进行实例桥梁风场分析。结果表明,采用更新时变平均风速的谐波合成法,并考虑空间点群风速相关性,可实现三维台风风场的模拟。 展开更多

关键词 大跨径桥梁 台风 三维风场 三次样条函数 谐波合成法 进化谱

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雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载频域特性 被引量：4

16

作者 方智远 汪之松 李正良 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期100-107,共8页

为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对5个不同深宽比(D/B)的矩形高层建筑模型进行测压试验.根据试验数据,对模型层风荷载功率谱、相关系数以及相干性进行了详细分析.结果表明:阻力系数谱... 为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对5个不同深宽比(D/B)的矩形高层建筑模型进行测压试验.根据试验数据,对模型层风荷载功率谱、相关系数以及相干性进行了详细分析.结果表明:阻力系数谱基本与顺风向风速谱保持一致,随着径向距离的增加,阻力系数谱的频带变宽,主频及能量逐渐减小;升力及扭矩系数谱随模型深宽比的增大而有所差异,但变化不明显,考虑主要是受雷暴风近地面特殊的湍流风场影响;径向距离和模型深宽比对层阻力系数的相关性影响较大,对升力和扭矩系数的相关性影响相对较小;层阻力系数相干性随频率的增大呈线性减小;层升力系数相干性在低频段保持平稳,而后呈指数衰减,层扭矩系数相对较小,且随频率的增大而按指数率迅速衰减. 展开更多

关键词 雷暴冲击风 高层建筑 功率谱 相关系数 相干函数

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雷暴冲击风作用下高层建筑风压频域特性 被引量：2

17

作者 方智远 汪之松 李正良 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期51-58,73,共9页

为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风压的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对矩形高层建筑模型进行测压试验。根据试验数据,对模型表面的脉动风压系数功率谱、水平和竖向相关系数、水平及竖向相干函数进行了详细分析,讨论了模型... 为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风压的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对矩形高层建筑模型进行测压试验。根据试验数据,对模型表面的脉动风压系数功率谱、水平和竖向相关系数、水平及竖向相干函数进行了详细分析,讨论了模型所在径向位置对脉动风压频域特性的影响。结果表明:各径向位置处模型迎风面的脉动风压功率谱与来流脉动风速谱基本一致;侧面与背风面脉动风压的能量主要集中在旋涡脱落频率处;风压相关性随测点间距离的增大而减小;迎风面风压的水平和竖向相干性均较强,脉动风压同步性较好;侧面测点风压水平相干性在折减频率小于0.2时较为显著,竖向相干性在整个频率范围内相对较好;背风面测点风压的水平和竖向相干性在折减频率小于0.1时较好,随着折减频率增大,相干性迅速减弱;迎、背风面中心测点风压在折减频率0.06附近存在较强的水平相干性,相位角相差180°左右,脉动风压呈现相反的相位特征。 展开更多

关键词 雷暴冲击风 冲击射流 高层建筑 功率谱 相干函数

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高层建筑风振分析中的模态组合问题 被引量：4

18

作者 汤昱薇 谢霁明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期16-21,35,共7页

大多数超高层建筑具有两个侧移振动固有频率非常接近的特点,使得风振响应分析中不能忽略其模态相关性。但目前普遍采用的SRSS(Square Root Squares)与CQC(Complete Quadratic Combination)模态组合方法存在理论上的不足,在实际工程应用... 大多数超高层建筑具有两个侧移振动固有频率非常接近的特点,使得风振响应分析中不能忽略其模态相关性。但目前普遍采用的SRSS(Square Root Squares)与CQC(Complete Quadratic Combination)模态组合方法存在理论上的不足,在实际工程应用中不能正确把握风致结构响应特点,对结构的抗风优化设计带来一定的困惑甚至误导。理论分析与数值计算证实了这两种方法的缺陷。SRSS方法完全忽略了模态相关性。CQC方法虽然在一定程度上考虑了模态相关性,但未能反映模态相关性中的相位关系,导致过于保守的计算结果。根据随机振动的基本理论,可建立基于风荷载互谱密度函数的模态组合新方法(称为"CS模态组合法")。这一方法能够完整考虑相邻模态之间的幅值相关性与相位相关性,原理清晰,计算简单,具有实际可操作性。与时域模拟结果的比较验证了这一新方法的可靠性与精确性。 展开更多

关键词 高层建筑抗风设计 结构风效应 模态相关性 模态组合法 CQC法 基于互谱密度函数的CS(Cross Spectrum)法

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采用修正逆傅里叶变换法的空间湍流风场建模研究

19

作者 杨佳佳 贺尔铭 《可再生能源》 CAS 北大核心 2019年第11期1661-1665,共5页

文章采用幅值谱修正的逆傅里叶变换法(IFFT)对空间湍流风场进行建模。首先,基于Fourier-Stieltjes积分从数学上推导了频谱的复共轭对称序列表达式。然后,根据Kaimal风速目标谱确定模拟点的风速傅里叶幅值谱,结合模拟点与相邻点的互功率... 文章采用幅值谱修正的逆傅里叶变换法(IFFT)对空间湍流风场进行建模。首先,基于Fourier-Stieltjes积分从数学上推导了频谱的复共轭对称序列表达式。然后,根据Kaimal风速目标谱确定模拟点的风速傅里叶幅值谱,结合模拟点与相邻点的互功率谱确定该模拟点的相位信息;根据目标谱修正模拟点的风速幅值谱,产生具有时间和空间信息的风速时程序列。最后,对时程序列进行谱分析,并和Kaimal谱进行对比。结果表明,采用幅值谱修正的IFFT法得到的风速时程序列的功率谱密度(PSD)和目标谱的拟合度远优于传统方法,且计算效率提高62%。 展开更多

关键词 修正逆傅里叶变换法 空间湍流风场 kaimal目标谱 风速幅值谱 PSD

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