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具有高精度、提供高分辨率流场时空信息的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)研究,是当前计算风工程领域研究的热点;其中入流湍流的准确模拟,是进行建筑结构风效应研究的前提,也是当前研究的难题。本文首先综述了大涡模拟的基本理论和当前各类入口湍流生成方法,再基于国际上较新的NSRFG(Narrow Band Synthesis Random Flow Generation)方法,建议了一种改进的空间相关自保持的大涡模拟入流边界条件数学模型;然后对平衡态大气边界层湍流风场进行了LES验证,并进行了CAARC(Commonwealth Advisory Aeronautical Research Council)标模绕流的详细研究,最后将该数学模型应用到一实际超高层双塔建筑简化模型风效应的数值模拟和风洞试验对比分析中。本文的工作主要包含以下几个方面:(1)对大涡模拟入口湍流生成方法的基本理论和生成方法进行了归纳总结,并基于NSRFG方法开展改进研究,提出了一种改进的空间相关自保持的入流边界条件数学模型——INSRFG(Improved NSRFG)方法,接着详细介绍了改进技术的理论推导过程,最后通过数值分析方法验证了INSRFG方法生成湍流入口脉动风的准确性和可靠性。(2)标准地貌平衡态大气边界层湍流风场的数值模拟研究。分别采用NSRFG LES方法和INSRFG LES方法,对我国荷载规范下四类标准地貌平衡态大气边界层三维脉动风速场进行大涡模拟研究。对数值模拟风场的平均和脉动风特性与理论大气边界层湍流风场特性,进行了充分的比较和验证。结果表明,整体上两种LES入口湍流生成方法所模拟的湍流风场统计特性,均可以满足计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟的要求;比较而言INSRFG方法生成的大气边界层湍流风场的湍流场统计特性,如湍流强度、顺风向脉动风速功率谱等,模拟结果精度相对更高。(3)CAARC标准建筑模型风荷载及风致响应的大涡模拟研究。采用3种新提出的基于湍流合成法的LES入流湍流数学模型,分别为西安大略大学建议的CDRFG(Consistent Discrete Random Inflow Generation)方法和华南理工大学建议的NSRFG方法以及INSRFG方法,进行了CAARC标模三维非定常绕流场的LES数值模拟研究,并以风洞试验结果为参照,详细对比分析了不同LES入口湍流生成方法模拟的CAARC标模绕流湍流风场的平均风压系数和脉动风压系数、基底弯矩功率谱及非高斯特性等湍流特性,验证了3种LES入口湍流生成方法在LES研究中的适用性,以及INSRFG方法的可靠性和准确性。同时,数值模拟结果清晰地描述了迎风面脉动风压的高斯特性,以及受分离流和尾流作用的侧风面和背风面的非高斯性。(4)武汉某超高层双塔建筑简化模型风荷载及干扰效应的大涡模拟研究。以武汉某超高层建筑群项目为工程背景,建立该建筑群中T3、T4办公塔楼的数值风洞简化模型,然后分别采用INSRFG方法、NSRFG方法进行了T3塔楼简化模型在单体工况和干扰工况下的三维非定常绕流大涡模拟研究,并以风洞试验结果为参照,重点探讨分析了两栋邻近高层建筑之间风荷载的相互干扰效应,以及检验了INSRFG方法在工程实践中的适用性。