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基于平稳与非平稳模型的台风湍流风场参数特征研究

蔡康 黄铭枫 王彦博 倪一清 陈栢纬 杨红龙 王立忠

东南大学学报(自然科学版)2025,Vol.55Issue(5):1291-1300,10.
东南大学学报(自然科学版)2025,Vol.55Issue(5):1291-1300,10.DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2025.05.009

基于平稳与非平稳模型的台风湍流风场参数特征研究

Research on statistical parameters of turbulent wind fields based on stationary and nonstationary models

蔡康 1黄铭枫 2王彦博 3倪一清 4陈栢纬 5杨红龙 6王立忠7

作者信息

  • 1. 广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004||浙江大学建筑工程学院,杭州 310058||香港理工大学土木及环境工程学系,香港 999077
  • 2. 广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004||浙江大学建筑工程学院,杭州 310058
  • 3. 浙江大学建筑工程学院,杭州 310058
  • 4. 香港理工大学土木及环境工程学系,香港 999077
  • 5. 香港天文台,香港 999077
  • 6. 深圳市国家气候观象台,深圳市气象局,深圳 518040
  • 7. 浙江大学海洋学院,舟山 316021
  • 折叠

摘要

Abstract

There exist so many approaches to extract the time-varying mean of nonstationary wind speeds un-der the nonstationary wind speed model,such as the wavelet transform and empirical model decomposition.These approaches yield different fluctuating wind components,resulting in significant differences in related wind parameters of fluctuating wind speeds(e.g.,turbulence intensity,turbulence integral length scale,and wind spectrum).This paper establishes a quantitative mapping relationship between the statistical parameters of the stationary and nonstationary wind speed models.Through theoretical derivation,it is obtained:①turbu-lence intensity correlation equation I2us(t)≅ I2(U)(t)+I2un(t),which proves that the turbulence intensity of the nonsta-tionary model is lower than that of the stationary model;②energy conservation criterion of the turbulence inte-gral scale σ2HLH+σ2un Lun≅σ2us Lus;③superposition theorem of power spectral density Sus(f)=SH(f)+Sun(f),revealing that the energy density of the fluctuating component of the nonstationary model in the 0-0.01 Hz fre-quency band is significantly reduced.The wind speed data recorded during Typhoon Saola from August 31 to September 2,2023,are analyzed to validate the derived relationships.This study provides a quantifiable pa-rameter conversion framework for the modeling of the nonstationary wind field of typhoons.

关键词

非平稳风速模型/湍流强度/湍流积分尺度/风谱

Key words

nonstationary wind speed model/turbulence intensity/turbulence integral length scale/wind spectrum

分类

建筑与水利

引用本文复制引用

蔡康,黄铭枫,王彦博,倪一清,陈栢纬,杨红龙,王立忠..基于平稳与非平稳模型的台风湍流风场参数特征研究[J].东南大学学报(自然科学版),2025,55(5):1291-1300,10.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(52478564,52178512) (52478564,52178512)

宁波重点研发计划资助项目(2023Z221) (2023Z221)

香港研究资助局主题研究计划资助项目(T22-501/23-R). (T22-501/23-R)

东南大学学报(自然科学版)

OA北大核心

1001-0505

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