工程力学 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (11): 8-16.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.07.0570

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脉动风速连续随机场的降维模拟

刘章军1,2, 叶永友2, 刘增辉2   

  1. 1. 武汉工程大学土木工程与建筑学院, 湖北, 武汉 430074;
    2. 三峡大学土木与建筑学院, 湖北, 宜昌 443002
  • 收稿日期:2017-07-24 修回日期:2018-01-05 出版日期:2018-11-07 发布日期:2018-11-07
  • 通讯作者: 刘章军(1973-),男,湖北人,教授,博士,博导,主要从事工程结构抗震抗风研究(E-mail:liuzhangjun73@aliyun.com). E-mail:liuzhangjun73@aliyun.com
  • 作者简介:叶永友(1993-),男,湖北人,硕士生,主要从事工程结构抗风研究(E-mail:yeyongyou1993@aliyun.com);刘增辉(1991-),男,湖北人,硕士生,主要从事工程结构抗风研究(E-mail:liuzenghuictgu@163.com).
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51778343,51278282,50808113)

SIMULATION OF FLUCTUATING WIND VELOCITY CONTINUOUS STOCHASTIC FIELD BY DIMENSION REDUCTION APPROACH

LIU Zhang-jun1,2, YE Yong-you2, LIU Zeng-hui2   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430074, China;
    2. College of Civil Engineering & Architecture, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China
  • Received:2017-07-24 Revised:2018-01-05 Online:2018-11-07 Published:2018-11-07

摘要: 基于标准正交随机变量的波数谱表示,通过定义标准正交随机变量集的随机函数形式,建立了连续时空随机场模拟的波数谱-随机函数方法。同时,引入快速傅里叶变换(FFT)的算法,极大地提高了波数谱-随机函数方法的模拟效率。在波数谱-随机函数模拟方法中,仅需两个基本随机变量即可在概率密度层次上描述时空随机场的概率特性,并利用数论方法选取基本随机变量的代表性点集,实现对连续时空随机场模拟的降维表达。数值算例表明,当模拟相同数量的样本时,综合考虑模拟的效率和精度两方面,该文方法与传统的波数谱表示方法不分伯仲,但该文方法所需的基本随机变量最少,生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集,从而可结合概率密度演化理论实现结构随机动力反应及动力可靠度的精细化分析。最后,结合Kaimal风速谱及Davenport空间相干函数模型,模拟了水平向脉动风速连续随机场,验证了该文方法的有效性和优越性。

关键词: 脉动风速, 时空随机场,