Page 299 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 赵恺雍，等：基于 NUFFT 增效随机波谱表示法的大涡模拟湍流入口生成方法 1503

16 2 2
U v w
y
U 18 x
10 −2 −2
S 4 湍流场
0
v 3 S 1 S 4
湍
流 t =2 s 计算域
场 S 3 流场切片
−3 S 1
w 3
S 3 湍流场
U 18 v 2 w 2
z
y
−3
z
x
0 −2 −2

图 2 监测面瞬时三向湍流场云图 (顺风向：U；横风向：v；竖向：w)
Fig. 2 Instantaneous three-dimensional turbulent flow field contours at the monitoring surface (Along-wind: U; Lateral: v; Vertical: w)
保真度，对 2.1 节中所设置监测点、监测线上的流场 如图 4 所示。
流速进行全程监测，代表性监测点 P 12 、P 2 处的三向 由图 4 可知，入口监测面 S 1 和内部监测面 S 2 上
2
湍流分量时程如图 3 所示。 各监测线模拟风速的平均风剖面均与理论值吻合良
对比图 3 中位于同一高度的两监测点的流速可
好，这表明通过 DF-N-SWSRM 生成湍流入口后，流
知，流场在经过一段时间和空间的发展后，各湍流分
场内不同位置的平均风特性具有良好的自保持性。
量中的高频分量有所减少，这主要是由于湍流动能
进一步，从湍流风特性的角度开展对比验证，根据上
耗散和 LES 中采用滤波函数有关 [21] 。进一步，分析
述监测线的风速样本，计算了湍流强度沿高度的分
了 6 条监测线处的平均风剖面沿高度的分布，结果
布情况，结果如图 5 所示。

0.3 P 12 P 22 由图 5 可知，随着流场的发展，S 2 平面的湍流强

u / U ref 0 度模拟结果与理论值间的误差相较 S 1 平面有所增

6
S 1 理论值
−0.3 l 11 模拟值
0 50 100 150 200 250 300 350 l 12 模拟值
−1
t / (Href·Uref) 4 l 13 模拟值
(a) 顺风向湍流分量u z / H ref
(a) Along-wind turbulent component u
0.3 2
v / U ref 0 0 0.3 0.7 1.1 1.5

U / U ref
−0.3 (a) S 1 平面监测线
0 50 100 150 200 250 300 350
(a) Monitoring lines of S 1
−1
t / (Href·Uref)
6
(b) 横风向湍流分量v S 2 理论值
(b) Lateral turbulent component v l 21 模拟值
0.3 l 22 模拟值
4
l 23 模拟值
w / U ref 0 z / H ref 2
−0.3
0 50 100 150 200 250 300 350
−1
t / (Href·Uref) 0 0.3 0.7 1.1 1.5
(c) 竖向湍流分量w U / U ref
(c) Vertical turbulent component w
(b) S 2 平面监测线
图 3 监测点三向湍流分量时程 (b) Monitoring lines of S 2
Fig. 3 Three-dimensional turbulent time-histories at monitoring 图 4 平均风剖面分布
points Fig. 4 Distribution of mean wind velocity profiles