理论教育 桥址区风特性实测与模拟分析:紊流度分布和影响因素

桥址区风特性实测与模拟分析:紊流度分布和影响因素

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:桥面高度处U,V,W 3个方向紊流度均值分别为18.3%,14.5%,9.3%,其比值为1∶0.79∶0.51。由图2.50可知,U方向的紊流度基本符合正态分布规律,正态分布拟合均值为17.7%。图2.49紊流度随高度变化图2.50紊流度概率分布桥面设计高度处IU,IV,IW随平均风速的变化规律如图2.51所示。这也表明,低风速样本的紊流度统计均值要大于高风速样本的紊流度统计均值,这是因风速较小时受地形的影响更加明显。

桥址区风特性实测与模拟分析:紊流度分布和影响因素

实测采用的测试仪器MFAS型相控阵声雷达(SODAR)风廓线仪,可同时得到紊流度沿高度方向的变化。紊流度是脉动风速的标准差与主风速方向上的平均风速的比值。本试验设备中得到的数据不是风速时程,而是U,V,W 3个方向的10 min平均风速UU,UV,UW以及其对应的脉动风速标准差σU,σV,σW,故利用公式得到U,V,W 3个方向的紊流度IU,IV,IW,即

式中 Utot——3个方向的合速度,具体计算为

如图2.49所示为桥位处U方向(东西方向)、V方向(南北方向,河道方向)、W方向(竖向)紊流度随高度的变化情况。可知,随着高度的增加,紊流度的离散性在减小。桥面高度处U,V,W 3个方向紊流度均值分别为18.3%,14.5%,9.3%,其比值为1∶0.79∶0.51。如图2.50所示为不同方向紊流度的概率分布情况。由图2.50(a)可知,U方向的紊流度基本符合正态分布规律,正态分布拟合均值为17.7%。由图2.50(b)可知,V方向的紊流度基本符合高斯分布,其紊流度概率均值13.6%。由图2.50(c)可知,W方向的紊流度较为集中,也符合正态分布规律,按照正态分布拟合均值为9.0%。对比3个方向的概率均值和其直接算术平均值可知,二者基本是一致的。对比3个方向紊流度大小可知,东西方向的紊流度最大,竖向紊流度最小,这是因在观测点处的来流主要是来自东南方向的峡谷,来流风速受到桥位处东侧突出山体的影响较为明显。

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图2.49 紊流度随高度变化

图2.50 紊流度概率分布

桥面设计高度处IU,IV,IW随平均风速的变化规律如图2.51所示。可知,紊流度随风速的分布较为离散,但大桥桥址区的实测紊流度与平均风速也存在一定的关系,3个方向上的紊流度均表现出随着平均风速的增加而降低的变化规律。这也表明,低风速样本的紊流度统计均值要大于高风速样本的紊流度统计均值,这是因风速较小时受地形的影响更加明显。

图2.51 紊流度随平均风速变化规律

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