20 / 2022-05-28 11:30:40

基于相位谱改进的风场谐波叠加重构

风工程 谐波叠加法 相位谱 相位表征模型

谐波叠加法重构风场在风工程研究领域中广泛应用，该方法需要输入目标功率谱函数以及相位信息。目前对于目标功率谱函数已有大量研究并建立了简单有效的模型，而相位则大多使用随机相位分布。这导致虽然重构风速通过互谱矩阵与随机相位叠加形成的不同高度处满足基本的空间相关性特征，但却极大地增加了计算量，因此简单有效实现显著相关性的湍流结构特征风场重构对于工程应用是极其有价值的。本文对大气表面层野外观测数据进行谱分析，研究了大气表面层流场结构统计特征与相位的关系，进一步通过统计分析不同高度流场相位谱，揭示了相位谱随尺度及高度的变化规律，提出了可用于谐波叠加法的相位表征模型。基于改进模型的风场重构结果表明，该方法不仅从算法上提高了效率而且较高精度的重构风场的空间相关性其湍流结构的统计尺度和倾角，这与观测结果吻合较好。