建筑结构的风荷载技术T

建筑结构的风荷载技术

一、风洞试验技术二、计算机分析技术三、计算风工程技术一、风洞试验技术1.2大跨度屋盖结构的风荷载1.3双塔楼高层建筑的风荷载

1.1风洞试验方法1.1风洞试验方法

目前用于结构风工程的风洞一般可分为两类。一类是试验段长度达20m~30m的边界层风洞，亦称为长风洞；另一类是航空风洞，这种风洞试验段较短，不足以形成大气边界层，因而需要在试验段入口处加设被动装置，如格栅、障碍物、挡板和尖塔等。1.1.1风洞简介图1.1香港科技大学的风洞平面图图1.2风洞中的被动装置1.1.2风洞模拟

A）风速剖面模拟离地面不同高度处的风速用指数规律描述：

在大气边界层风洞试验中，要求风洞内的风速剖面按一定的几何缩尺比等同于实际的风速剖面。

（1.1）图1.3风洞模拟的B类大气边界层风速剖面

B）湍流度模拟

大气边界的空气流动，有着无数强度不同的涡流，湍流度就是表征这种涡流强度特性的参数。国际风荷载标准ISO指出，在离地面高度30m处的大气湍流强度近似与地面粗糙度指数α相等。湍流度随地面高度的变化采用以下理论公式描述：

（1.2）图1.4风洞模拟的B类大气边界层湍流度剖面

C））试验结果果1)风风压系数数风洞试验验就是在在利用在在风洞与与结构实实物的无无量纲数数如风压压系数相相似来确确定实物物的风压压值。模模型试验验中各测测点风压压系数的的计算方方法系按按目前国国内外风风工程惯惯用的方方法。风压系数数计算公公式：式中：是是建筑筑物表面面某测点点i的风压系系数；是测点i的风压值值；参考点静静压力值值；是参考点点的风速速。（1.3）2）体型型系数与与风压系系数的转转换根据《建建筑结构构荷载规规范》（（GBJ5009-2001））的规定，，在不考考虑阵风风脉动和和风振效效应时，，作用在在建筑物物表面某某一点““i”的风压计计算公式式为：式中为为标准准地貌的的基本风风压；为为i点的风载载体型系系数；为为i点的风压压高度变变化系数数。（1.4）而由风洞洞试验得得出的风风压计算算公式为为：参考点处处的的风压压高度变变化系数数，，因此此有，代入有有：对比式（（1.4）与式式（1.6）便便可得体体型系数数与风压压系数的的转换公公式：（1.5）（1.6）（1.7）3)风洞试验验结果通过风洞洞试验，，可得以以下有关关风荷载载参数：：1.各测测点的风风压系数数、风压压以及体体型系数数；2.局部部体型系系数和整整体体型型系数；；3.结构构最不利利受风的的位置；；4.受风风最不利利的风向向角；5.各测测点的脉脉动风压压；1.2大大跨度度屋盖结结构的风风荷载随着科学学技术的的发展和和建筑技技术的进进步，大大跨屋盖盖结构越越来越广广泛地被被应用于于航站楼楼、大剧剧院以及及足球运运动场等等大型公公共建筑筑中。这这些建筑筑通常采采用自重重小、柔柔度大的的全钢结结构作为为屋盖的的支撑体体系，致致使风荷荷载成为为其主要要的控制制荷载，，大跨结结构的屋屋面遭强强风破坏坏的例子子时有报报道。1.2.1平屋面的的风压平屋面作作为屋盖盖结构最最基本的的形式，，其风压压分布可可以作为为一般大大跨结构构的参考考。当风风遇到平平屋面尖尖锐的屋屋面棱角角时，会会形成流流动分离离，然后后在分离离层形成成离散的的旋涡，，脱落于于屋面下下方的尾尾流中。。当风向向同分离离线垂直直时，会会沿着分分离线形形成一个个柱状涡涡；当风风向与分分离线倾倾斜时，，会形成成两个锥锥形涡。。图1.5柱状状涡示意意图图1.6锥形形涡示意意图图1.7平屋屋面在柱柱状涡作作用下的的风压系系数分布布图1.8平屋屋面在锥锥状涡作作用下的的风压系系数分布布平屋面的的风压分分布特点点为：1.在迎迎风边缘缘由于受受柱状涡涡或锥形形涡作用用而产生生极大的负风风压；2.在其其他区域域由于尾尾流作用用风压较较小。因此在平平屋面的的设计中中，尤其其要注意意由柱状状涡和锥锥形涡产产生的极极大负压压区，一一般屋面面板及其其同主体体连接件件的破坏坏均发生生于此。。1.2.2复杂屋面面的风压压某航站楼楼，纵向向长约190m，进深约120m，高约32m。航站楼为为左右对对称结构构，陆侧侧面为双双层式立立交桥通通道，空空侧有两两个椭圆圆形的登登机指廊廊。航站站楼屋面面连绵起起伏，变变化不一一。对于大跨跨结构，，复杂的的屋面形形状对屋屋面的风风压分布布的影响响很大，，现以某某航站楼楼为例。。图1.9某某航航站楼模模型图1.10航航站楼屋屋面高度度示意图图（m）注：图中中上三角角表高度度极大值值，下三三角表极极小值0°图1.11航航站楼上上表面在在0º风向的的风压系系数分布布图1.12航航站楼上上表面在在45º风向的的风压系系数分布布45°可以发现现以下分分布特点点：在0º风向，，较大负负压等压压线的形形状与屋屋面轮廓廓线的形形状相似似，尤其其在轮廓廓线的两两个缺口口处风压压等压线线的形状状基本上上等同于于缺口形形状。在45º风向，两个锥形形涡基本上上形成。在尾流区，，凸出的屋屋面（风滑过））呈现局部部负风压的最大值，凹进进的屋面呈现局部负风压的最小值。风洞试验可可以准确反反应复杂屋屋面的风荷荷载分布，，因此对于于重要的建建筑物宜采采用风洞试试验确定风风荷载。1.2.3四周敞敞开的体育育场屋面体育场挑篷篷为敞开结结构，上下下表面均受受风作用，，因此采用用风压合力力来表示挑挑篷结构所所受的总风风载：Cpu(t)，Cpd(t)分别对应测测点上、下下表面的风风压系数时时程。（1.8））合成风压系系数时程的的统计值计计算：风对挑篷的的整体作用用主要是向向上的升力力作用，引引入总体升力力系数CF概念：A为挑篷的整整体面积，，α为测点表面面的法线方方向。（1.9））（1.10）（1.11）某体育场实实例：某体育场东东西看台等等高，两侧侧罩棚对称称布置，看看台和罩棚棚均采用由由东西中轴轴线向南北北两侧跌落落的方式。。东西向长长约200m，南北向长约约220m，建筑面积17910m2，可容纳观众众20000人。挑篷采用轻轻钢结构，，支撑于钢钢筋混凝土土立柱上挑挑篷各处沿沿轴线方向向均有10º朝外的排排水坡度，，挑篷的最最高处为26.8m。在距体育场场边缘约50m处，有一座座小山包，，其最高处处约为50m。图1.13温温岭市体育场风洞洞试验模型型图1.14西看台剖面面简图图1.15体育场场风向角及及干扰体示示意图A）单体建筑的的风压和升升力（以R挑篷为例））90°上表面下表面合力图1.1690º下R挑篷风压系系数分布90º风向向角下挑篷篷：1.上表面面呈现很大大的负压，，并由迎风风方向向背背风方向递递减，是由由于沿挑篷篷的迎风迹迹线产生气气流分离所所致。2.下表面面可以观察察到明显的的兜风效应应，主要是是看台与挑挑篷形成相相对较封闭闭的空间，，使气流受受阻，形成成正压。3.风压合合力的大小小与上表面面接近，仅仅比上表面面略大，而而分布模式式也几乎相相同。图1.17各风向向角下R挑篷的升力力系数可以发现：：1.上表面面的升力系系数全为负负值，风向向角在0ºº和180º时升力力达到最小小值。2.下表面面的升力系系数有正有有负。风向向在0º与与180ºº之间为正正，在180º与360º之之间为负。。3.风压合合力，整体体表现为向向上的升力力作用。在在0º与180º之之间，“上上吸下顶””，为大大的升力系系数。在180º和和360ºº之间，上上下表面风风压抵消，，升力系数数较小。4.所有的的风向角下下，上表面面的升力系系数比下表表面大出许许多，风压压合力主要要是由上表表面的风压压控制。.B）考虑山体的的干扰作用用图1.18有、无干扰扰下R挑篷上下表表面的升力力系数图1.19有、无干扰扰下R挑篷风压合合力的升力力系数定义风向角角：0º－105º之间，，干扰体位位于R挑篷的下方方，称为下下游位置；；120º－－195ºº之间，干干扰体位于于R挑篷的右侧侧，风从两两者中间穿穿过，称为为平行位置置；210º－－360ºº之间，干干扰体位于于R挑篷的上方方，称为上上游位置。。图1.20R挑篷上干扰扰因子的分分布注：干扰因因子IF为有无干扰扰体时升力力系数之比比表1.1R挑篷的升力力系数随干干扰体位置置的变化结论：对于临近的的挑篷，干干扰体在上上游时减少少风对挑篷篷的升力作作用；在平平行位置增增加对挑篷篷的升力作作用，在下下游时减少少对挑篷的的升力作用用。干扰体的形形状与位置置很大影响响了待测建建筑物上的的平均风压压与脉动风风压，因此此对于简单单干扰情况况可参考过过去的结论论和经验予予以处理，，但是对于于复杂情况况最好采用用风洞试验验方法来确确定。1.2.4已完成的大大跨结构的的风洞试验验（1）体育育场馆：台台州体育中中心体育场场和游泳馆馆、湖州体育馆馆、嘉兴体体育场、温温岭体育场场等（2）机场场航站楼：：宁波机场场、青岛流流亭机场航航站楼、井冈冈山机场、、重庆江北北机场等（3）展览览中心：安安徽国际会会议中心和和上海明珠珠会议展览中中心等（4）文化化活动中心心：杭州大大剧院、绍绍兴艺术中中心、西湖文化广广场等（5）交通通运输中心心：杭州客客运中心站站等图1.21台台州体育中中心主体育育场建筑模模型图1.22台台州体育中中心主体育育场风洞试试验模型图1.23台台州体育中中心游泳馆馆风洞试验验模型图1.24湖州州体育馆风风洞试验模模型图1.25嘉嘉兴体育场场风洞试验验模型图1.26温温岭体育场场风洞试验验模型图1.27青岛岛流亭机场场航站楼风风洞试验模模型图1.28重庆庆江北机场场风洞试验验模型图1.29井冈冈山机场风风洞试验模模型图1.30上上海明珠会会议展览中中心风洞试试验模型图1.31绍兴兴艺术中心心风洞试验验模型图1.32杭杭州大剧院院风洞试验验模型图1.33西西湖文化广广场风洞试试验模型图1.34杭杭州客运中中心站风洞洞试验模型型1.3双双塔楼高层层建筑的风风荷载双塔楼高层层建筑由于于具有优美美的建筑造造型和较高高的土地使使用率，是是一种较常常见的高层层建筑形式式。由于双双塔之间风风通道变窄窄而产生的的狭缝效应应以及两个个塔楼的相相互气动干干扰，致使使该类建筑筑的风荷载载变得非常常复杂。现在常用的的结构设计计软件如PKPM、SATWE等，结构的的风荷载主主要是通过过基本风压压和一个整整体的体型型系数来干干预，但是是不能在同同一结构层层上分面或或者分区域域输入体型型系数。双塔楼建筑筑的风洞试试验可以给给出各个风风向下双塔塔楼的风压压分布，但但是由于各各个测点是是分散的，，难于直接接把风洞试试验的结果果输入到设设计软件中中。高层建筑结结构，一般般由两向正正交的柱网网构成，通通常把水平平荷载在这这两个方向向上进行分分解，以便便于内力计计算。对于于风荷载，，迎风面和和背风面的的合力为为式中、、为为迎风面面和背风面面的体型系系数，为为迎风方方向上的整整体体型系系数，为为风压高高度系数，，为基基本风压。。（1.12）工程设计软软件中如PKPM、SATWE等，采用的的体型系数数就是上式式定义的整整体体型系系数。。实际上风荷荷载合力相相当于顺风风方向上的的风载合力力，即考虑虑在同一高高度截面上上布置的所所有测点，，其所测得得的风压按按面积积分分并沿纵向向和横向分分解，求得得这两个方方向上的合合力如果在在风洞试验验中求出某某个方向的的合力，反反过来就可可以推算出出该方向上上的整体体体型系数。。根据风洞试试验原理，，可得某测测点i的风压计算算公式为式中为为风洞试试验所得的的i点的风压系系数，为为参考点点风压，为为试验验参考点高高度所对应应风压高度度系数。（1.13）对于某个z高度的塔楼楼截面，沿沿外轮廓布布置n个测点，则则单位高度度上沿纵向向和横向的的合力为式中，，分分别为塔楼楼建筑纵向向和横向的的风荷载合合力，为为测点的法法向与纵向向的夹角，，为测测点i控制的水平平方向上的的长度。（1.14）（1.15）式中、、分分别为纵向向和横向的的整体体型型系数，、、分分别为纵向向和横向的的参考长度度，可取塔塔楼建筑在在纵向和横横向上的迎迎风面宽度度。（1.16）（1.17）对称双塔楼楼建筑的实实例某对称双塔塔楼为28层建筑，，总高度为为113.4m，结构层最高高处为99.9m。由于该双塔塔楼建筑的的对称性，，取其中的的一个塔楼楼布置测点点，分别在在23m、43m、63m、80m、95m高度处布置置相同的测测点，图1.35双双塔楼立面面示意图图1.36双塔楼楼测点及风风向角示意意图风压合力的的计算图1.37纵向合力Fa沿风向角分分布图1.38横向合力Fc沿风向角分分布结论：纵向合力，，关于90°和270°风向向对称，横横向合力关关于0°和和180°°风向角对对称。纵向和横向向合力，各各高度截面面上的风压压合力值相相差不大。。纵向合力，，最大值不不是出现在在90°和和270°°风向，而而是出现在在225°°和315°风向，，说明了双双塔结构的的相互干扰扰作用。整体体型系系数的计算算图1.39纵向体型系系数μsa沿风向角分分布图1.40横向体型系系数μsc沿风向角分分布图1.41平均整体体体型系数沿沿风向角分分布注：平均整整体体型系系数为沿高高度方向取取算术平均均。结论：纵向体型系系数的最大大值在225°和315°风向，横横向体型系系数的最大大值在0°和180°风向。规范给出的的矩形截面面高层建筑筑的整体体体型系数为为1.3。对照上图图，由风洞洞试验结果果反算的平平均整体体体型系数较较规范数据据为小，主主要是由于于未考虑整整个受风面面上风压分分布不均匀匀，同时规规范中的数数据一般均均有一定的的富余度。。由于高层结结构上风压压分布的不不平均，风风会对高层层结构会产产生扭转作作用，扭矩矩：其中Di是扭力臂，，为测点到到扭心的距距离。扭矩的计算算（1.18）图1.42扭矩T沿风向角分分布结论：在90°和270°风向，由由于对称性性，扭矩接接近于零，，同时关于于90°和270°风向反对对称。在0°和180°风向，扭扭矩达到最最大值。扭矩的处理理方法，在在设计中直直接考虑或或采用等效效扭矩荷载进行处处理。已完成的双双塔楼风洞洞试验：萧山国际商商务中心、、舟山新露露亭花园、、合肥政务务中心等图1.42萧山国国际商务中中心立面图图图1.43合肥政政务中心风风洞试验模模型图1.44舟山新新露亭花园园立面图二、计算机机分析技术术建筑结构的风风荷载计算常常有的方法是是采用风振系系数乘以平均均风压的方法法。对于高层建筑筑，其风振系系数的计算理理论是相当成成熟的，规范范也给出了详详细的公式和和图表予以查查询。对于大跨度屋屋盖结构屋面面的风振系数数计算，而适适用于现有规规范的基于悬悬臂梁理论也也不再适用于于大跨度屋盖盖结构，而规规范也没再对对大跨结构提提出风振系数数的计算方法法。2.2频域域分析法2.1时域域分析法对于大跨度屋屋盖结构屋面面的风振系数数计算，如果果采用基于有有限元的计算算机分析方法法，就可以算算出结构的响响应，因而也也可以得出用用于结构整体体计算的风振振系数。其方方法可分为时时域分析法和和频域分析法法。2.1时域域分析法一般用于线弹弹性结构时程程响应分析有有差分法、线线性加速度法法、Wilson法和Newmark法等。下面采采用差分法求求解。大跨度屋盖结结构在风荷载载作用下的振振动方程为：：(2.1)2.1.1时时域法的求求解理论理论论式中各阶微分分可以用中心心差分表示为为：(2.2)(2.3)其中t为均匀的时间间步长，、、、为为t时刻及其t前、后时刻的的节点位移。。将上述差分式式代入，可整整理为一个递递推公式：(2.4)其中为为t时刻的节点荷荷载列阵。代代入有：(2.5)其中(2.6)(2.7)求得结构的[M]、[C]、[K]和之之后后，如已知t时刻及t-t时刻的节点位位移，就可以以按（2.7）推出t+t时刻的节点位位移；而后又又可以推出t+2t、t+3t，…各时刻的节点点位移。2.1.2大大跨屋盖结结构风振系数数的求解风荷载时程的的获得：实际上风洞试试验时程可以以很好地反映映某测点处实实际的风压脉脉动情况，因因此直接采用用风洞试验时时程作为脉动动风荷载。在制作风洞试试验模型时，，测压点布置置于上弦节点点，对未布置置测点的上弦弦节点的风压压值取临近的的测压点数据据做内插处理理。由于测压点较较密，内插得得出的风荷载载时程与实际际相符。网架架上弦节点的的风荷载时程程乘以其附着着面积，作为为点荷载作用用于上弦节点点。风振系数的求求得：在计算得响应应时程后，计计算屋盖结构构得位移风振振系数或内力力风振系数。。以位移风振振系数作为风风效应参数，，为节点的静静动力位移的的总和与与静静位移的的比值：式中，为为节点竖向位位移响应均方方根，为峰峰值因子，一一般取3.5。(2.8)2.1.3风风振系数求求解实例台州州体体育育中中心心主主体体育育场场屋屋盖盖采采用用四四角角锥锥体体系系，，四四周周为为钢钢环环梁梁，，网网壳壳分分别别用用8根巨巨型型立立柱柱支支撑撑，，每每根根立立柱柱用用8条钢钢索索拉拉住住网网壳壳。。采用用ANSYS软件件进进行行有有限限元元建建模模计计算算，，模模型型具具体体参参数数如如下下：：1.上上下下弦弦和和腹腹杆杆采采用用3-DSpar单元，，共共8611个单单元元；；2.钢钢环环梁梁采采用用3-DElasticBeam单元元，，共共218个单单元元；；3.拉拉索索采采用用Tension-onlySpar单元元，，共共64个单单元元。。共8893个单单元元，，节节点点2522个，，基基频频率率为为1.88Hz。图2.1台台州州体体育育中中心心主主体体育育场场的的建建筑筑模模型型图2.2体体育育场场测测点点布布置置和和风风向向角角示示意意图图图2.3体育育场场的的有有限限元元模模型型0º风风向向下下的的结结论论：：计算算其其平平均均值值和和方方差差，，发发现现屋屋盖盖外外侧侧的的位位移移值值不不大大，，屋屋盖盖内内侧侧位位移移值值达达到到最最大大，，响响应应的的均均方方根根与与平平均均值值的的分分布布很很相相近近，，可给出了了上弦节节点的风风振系数数，设计计时可偏偏安全地地取整体体位移风风振系数数为1.6。图2.4屋盖上弦弦节点竖竖直响应应的平均均值（厘厘米）图2.5屋盖上弦弦节点竖竖直响应应的均方方值（厘厘米）图2.6屋盖上弦弦节点的的风振系系数已完成的的风振系系数计算算有：台州体育育中心主主体育场场、广州州白云机机场机库库、广州州会展中中心等图2.7广广州新白白云机场场机库风风向角示示意图图2.8机机库ZONE12区钢架的的有限元元模型注：节点点数5285个个，单元元数15257个表2.1ZONE12区钢架各各风向角角下的风风振系数数值图2.9ZONE31区钢架的的有限元元模型表2.2ZONE31区钢架各各风向角角下的风风振系数数值图2.10ZONE32区钢架的的有限元元模型表2.3ZONE32区钢架各各风向角角下的风风振系数数值图2.11广广州国国际会展展中心风风洞试验验照片图2.12广广州州会展中中心风洞洞试验风风向角示示意图图2.13展展览厅厅屋盖钢钢结构有有限元模模型图2.14展展览览厅屋盖盖分块示示意图表2.4展展览厅厅第5块块屋架在在各个风风向角的的风振系数数值表2.5展展览览厅在0º风向向角下第第1～第第5块屋屋架风振系数数值图2.15东东入口钢钢架的有有限元模模型图2.16东东入口口钢架风风振系数数分块示示意图通过分析析发现，，两个相相邻支撑撑之间的的风振系系数值比比较接近近，故分分区给出出风振系系数值。。表2.6东东入口口钢架各各区的风风振系数数2.2频频域分分析法由于大跨跨网架屋屋盖结构构频率密密集，阻阻尼较小小，结构构较柔，，对此类结结构的风风振响应应计算必必须考虑虑高阶振振型的影影响，但但是如果采用用常规的的模态叠叠加法进进行计算算，很难难确定到到底该取取多少阶阶模态才才能得到到比较满满意的结结果。因此通过过背景模模态法从从能量角角度整体考虑虑结构的的振动特特性从而而反映结结构的高高阶模态态对振动动的贡献献2.2.1基基本理论论风致动力力位移响响应的标标准偏差差可以表表示成：：其中，和和分分别为结结构i节点背景景响应和和共振响响应的标标准偏差差。为为节点i上考虑风压压脉动和和空间相相关性的的风振动动力系数数：(2.9)(2.10)结构的脉脉动响应应：拟静力风风荷载作作用下，，网架结结构的平平衡方程程为：为拟静力力风荷载载向量为对角阵阵，为为其元素素，为为负荷荷面积，，为为体体型系数数，为为风高系系数，为为空气气密度，，为为基本本风速。。为为拟静静力随机机风速向向量。(2.11)(2.12)(2.13)经过整理理计算可可得：为表面阻阻力系数数。两边转置置相乘再再取期望望值，得得位移协协方差矩矩阵：相对应该该模态的的的圆频频率为：：(2.14)(2.15)(2.16)(2.17)2.2.2频频域法的的计算实实例图2.17台台州体育场的的有限元元模型和和分块示示意图表2.7体体育场屋屋盖的背背景模态态频率表2.8270°°竖向分分块位移移风振系系数及与与时程法法比较结论：模态分析析法根据据模态对对系统应应变能的的贡献，，取背景景位移响响应作为为脉动风风下结构构的综合合贡献模模态,可可以考虑虑到高阶阶模态的的影响，，弥补了了通常使使用的模模态叠加加法不知知道如何何选取几几阶模态态进行的的叠加的的不足。。计算方便便，计算算结果基基本能反反映出结结构的风风振特性性，但是是不能考考虑非线线性的影影响。三、计算算风工程程技术计算风工工程（ComputingWindEngineering）简称CWE，，其核心内内容是计计算流体体动力学学（ComputationalFluidDynamics）,简称CFD。。计算风工工程（数数值风洞洞），相相对于风风洞实验验的优点点：可以按照照实尺模模型计算算，避免免了风洞洞实验只只能进行行缩尺实实验的不不足；成本低，，速度快快；资料完备备；计算风工工程在城城市和土土木工程程领域是是发展最最快的，，已经由由基础研研究进入入应用阶阶段：1.绕绕钝体（（建筑结结构或桥桥面板））的速度度和压力力场的分分析；2.绕绕建筑物物近地面面的步行行风问题题研究；；3.城城市市和区区域气气候分分析；；4.市市区区户外外气候候分析析；5.绕绕建建筑物物或城城区大大气扩扩散分分析；；6.绕绕人人体的的温度度和速速度场场分析析；7.流流体体和结结构的的耦合合分析析；计算风风工程程的发发展现现状土木工工程研研究的的重点点是钝钝体（（bluffbody））空气动动力学学,钝钝体周周围的的流场场很复复杂包包括了了撞击击，分分离，，再附附，环环绕和和旋涡涡等，计算风风工程程几乎乎包含含了当当今世世界上上公认认的最最困难难的有有关计计算流流体力力学的的内容容。计算风风工程程是CFD的重要要内容容气流在在大气气边界界层中中的流流动属属湍流流（turbulence））,湍流又又称紊紊流。。湍流流很难难给出出一个个完整整明确确的定定义，，通常常将具具有大大小不不等的的旋涡涡的流流动称称为湍湍流，，大涡涡从主主流中中获得得能量量，旋旋涡运运动使使旋涡涡拉伸伸而不不断分分解为为小涡涡，小小涡的的流动动处于于高频频的运运动状状态，，流动动的瞬瞬时速速度在在时间间和空空间上上都处处于高高度的的不规规则的的剧烈烈脉动动，高高度随随机，，将能能量耗耗散。。湍流及及其数数值模模拟方方法1.直直接接模拟拟（directnumencalsimulation,DNS））用三位位非稳稳的navier-stokes方程进进行直直接的的数值值计算算，需需要很很小的的时间间和空空间步步长，，需要要计算算代价价极大大，难难以用用于工工程数数值计计算。。湍流的的模拟拟方法法2.大涡模模拟（（largeeddysimulation,LES）大涡从从主流流中获获得能能量，，旋涡涡运动动使旋旋涡拉拉伸而而不断断分解解为