柔性薄膜屋盖结构是近年来应用广泛的大跨度柔性结构之一,这类结构在风荷载作用下会产生风致大振幅振动、失稳乃至破坏。究其本因是气流流经柔性薄膜屋盖时不但改变了周围流场,同时引起结构自身动力特性的变化,这种风致耦合效应使得流场的非定常气动效应和薄膜的非定常气弹响应不可忽略。由于薄膜屋盖的特征流场与振动状态是风致耦合效应最直观的表征,获取薄膜屋盖特征流场与振动状态的定量数据亦是从机理上认识风致耦合效应的基础,进而才能从空气动力学原理上解释薄膜屋盖风致失稳乃至破坏。本文基于风洞试验采用粒子成像测速技术(PIV)和数字图像相关法(DIC)主要研究了柔性平屋盖模型在不同流场条件下的特征流场和风致响应。主要内容包括:(1)首先采用PIV对不同流场条件下的刚性平屋盖模型的流场进行研究,根据流场数据得到涡核位置、再附点长度和涡脱频率等参数,研究刚性平屋盖模型的流场参数和涡脱频率随来流条件变化的规律。(2)对和刚性平屋盖模型相同流场条件下的柔性平屋盖模型进行PIV试验,和刚性平屋盖模型的流场特性结合分析,研究柔性平屋盖模型的非定常气弹响应对其特征流场的影响。(3)采用DIC重构了柔性平屋盖模型在不同流场条件下的三维形貌,并由此提取柔性平屋盖模型的风致响应,研究柔性平屋盖模型的风致响应随来流条件变化的规律;并和特征流场结合分析,研究特征流场的非定常气动效应对柔性平屋盖模型的振动量级和形态的影响。研究结果表明,随着来流风速的增加,刚性平屋盖模型的涡核离屋面的高度、涡核与前缘的水平距离、再附长度逐渐减小,涡脱频率逐渐增大;此外,随着来流湍流度的增加,刚性平屋盖模型的涡核离屋面的高度、再附长度和涡脱频率逐渐减小,但涡核与前缘的水平距离逐渐增大。柔性平屋盖模型的流场参数呈现和刚性平屋盖模型一样的变化规律,由于柔性平屋盖模型非定常气弹响应的影响,柔性平屋盖模型的涡核离屋面的高度、涡核与前缘的水平距离、再附长度远小于相同流场条件下刚性平屋盖模型的对应参数,而涡脱频率远大于相同流场条件下的刚性平屋盖模型的涡脱频率。随着来流风速的增加,柔性平屋盖模型的气弹响应量级和风致频率逐渐增加;随着来流湍流度的增加,柔性平屋盖模型的气弹响应量级增大但风致频率逐渐缩小。由于特征流场的非定常气动效应,可以得出柔性平屋盖模型的特征流场对结构变形的量级和形态有很大的影响。