计算风工程中模拟平衡大气边界层的理论与数学模型研究

平衡边界层的模拟是计算风工程中的基础问题和尚未解决的难题。本课题研究首先从问题的基本物理意义出发，从流体力学理论角度进行考察，明晰其实质原因与影响因素，给出模拟平衡边界层的新的理论解释。其次，通过理论流体力学推导，建立模拟平衡边界层的新的边界条件数学模型。新的模型不仅在理论上满足生成平衡大气边界层的要求，并且在物理上与实际大气边界层的特性更相符，其正确性与适用性采用计算流体动力学数值方法加以检验和验证。最后，采用风洞试验研究方法，确定新的边界条件数学模型中特征参数取值，从而在计算风工程中建立与风荷载规范相对应的、适合不同类别地貌风场环境下模拟平衡边界层的通用表达式。通过本课题研究，将建立计算风工程中模拟平衡边界层的新的边界条件数学模型，从而将风工程理论研究、试验研究和数值模拟技术，通过合理的数学模型加以沟通联系，有助于提高计算风工程研究中建立数值模型的合理性与数值模拟结果的精度。