导　　师： 魏德敏

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 在土木工程结构设计中,必须考虑自然风环境对工程结构的影响,而风速是风环境中最关键的参数。目前确定风速场的方法主要有实时监测、基于统计的风速模拟、风洞试验及计算流体力学四种,除实时监测与风洞试验外,其余都需要采用数值方法进行计算机模拟。实践证明,模拟结果的精确性与计算速度是影响风场模拟效果的关键因素。GPU有较强的并行计算能力,搭建GPU与CPU的混合平台进行数值计算成为进行大规模加速计算的主要途径。本文采用多学科结合的方法,就风场数值模拟的优化及其在CPU与GPU混合平台上的计算加速进行了较为系统的研究。在风场模拟方面:1.研究风场模拟极值风速取值方法。以一个实际大跨桥梁工程为例,计算了四种极值分布下的统计指标及风速取值,针对不同的极值分布研究了相应参数估计方法的适用性,比较了这些极值分布风速取值的差异;2.研究风场模拟k-ε模型入流边界。针对CFD中的k-ε模型,提出了四种湍流模型入口边界条件并对其性能进行比较,研究了壁面及入口对模型的影响;3.研究成形滤波器风场模拟方法的输入条件——伪随机数发生器的改进。提出了三种改进的Logistic映射伪随机数生成器,并对其生成均匀分布伪随机数与正态分布伪随机数的效果进行了验证;4.研究近似风谱的拟合及成形滤波器设计。将遗传算法与最小二乘法结合,得到拟合的风谱并设计了基于该拟合风谱的滤波器;5.研究基于成形滤波器的风场模拟方法。建立了四种不同类型的Fourier变换在归一坐标系下的相互关系,提出了通过成形滤波器模拟大跨空间结构风速场模拟的新方法,研究了截断频率、误差以及加窗等相关因素对模拟精度的影响。研究结果表明,本文提出的滤波器法是对现有风场模拟方法的丰富和完善,是在风场模拟方法和思路上的一个

关 键 词： 大跨结构风场模拟 入口边界条件 极值分布 改进 映射 滤波器设计

领　　域： []