2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣湍流對建筑結構的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項前的字母填在題后的括號內。）1.大氣湍流的基本特征之一是流場中存在隨機脈動的速度分量，以下哪個物理量主要用于描述脈動速度的強度？A.湍流尺度B.湍流強度C.湍流頻譜D.湍流動能2.根據湍流理論，大氣邊界層中的湍流主要由哪兩種機制產生？A.渦環(huán)生成與破裂B.機械湍流與熱力湍流C.對流不穩(wěn)定與剪切層不穩(wěn)定性D.大氣波動與地形摩擦3.在建筑結構風工程中，通常使用哪一種儀器來測量近地面的風速脈動？A.風向標B.氣壓計C.超聲波風速儀D.輻射溫度計4.風荷載的脈動分量是導致建筑物產生哪種主要振動現(xiàn)象的主要動力因素？A.基礎沉降B.順風向渦激振動C.地震波引發(fā)的水平晃動D.結構自振引起的共振5.對于高聳建筑物，其橫風向振動（顫振）主要是由哪種現(xiàn)象引起的？A.順風向的持續(xù)脈動風壓B.周期性的氣動彈性力C.橋墩處的渦街脫落D.地面粗糙度引起的風速衰減6.在建筑結構設計中，風振系數的引入主要是為了考慮什么因素？A.風速隨高度的變化B.風荷載的靜力分量C.風荷載的脈動特性對結構響應的影響D.結構材料的風化腐蝕效應7.大氣邊界層湍流的結構尺度（如積分尺度）通常與以下哪個因素密切相關？A.大氣穩(wěn)定度B.地面粗糙度C.風速大小D.建筑物高度8.湍流引起的結構疲勞破壞，其主要機制是結構承受的荷載在什么作用下的循環(huán)變化？A.靜風壓的長期作用B.小幅值的動風壓脈動C.大幅值的瞬時風壓沖擊D.基礎不均勻沉降引起的應力集中9.在進行建筑結構抗風設計時，對于高柔性結構，通常更關注哪種風荷載效應？A.靜風壓引起的整體偏移B.風致傾覆穩(wěn)定性C.風振引起的疲勞破壞D.橫風向渦激振動10.激光雷達等遙感技術在大氣湍流研究中主要應用在哪些方面？（多選，請將正確選項前的字母填在題后括號內）A.直接測量風場脈動B.獲取大氣邊界層高度信息C.探測大氣污染物擴散路徑D.反演地表粗糙度參數二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中橫線上。）1.大氣湍流是非______、非______的隨機流動現(xiàn)象。2.湍流強度通常定義為瞬時風速的時間標準差與時間平均風速的比值，無量綱。3.在大氣邊界層中，風速隨高度增加而增大，其變化規(guī)律通常用______指數律來描述。4.風荷載通常由兩部分組成：靜力分量和______分量。5.對于規(guī)則結構，順風向風振響應分析中常用的簡化模型是______模型。6.結構疲勞破壞是指結構在______荷載作用下，經過長期循環(huán)后發(fā)生的損傷累積和強度降低現(xiàn)象。7.在進行風洞試驗時，為了模擬真實大氣邊界層的湍流特性，常采用______法或______法來產生人工湍流。8.建筑結構抗風設計需要考慮的結構性能指標包括承載能力、剛度、______和______。9.湍流繞流建筑物時，在建筑物后緣會形成______不穩(wěn)定的旋渦脫落，可能引發(fā)結構的橫風向振動。10.風險評估中，關于大氣湍流對建筑結構影響的分析，需要考慮______、______和后果嚴重性等要素。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出下列名詞的precisedefinition。）1.湍流積分尺度2.風振系數3.渦激振動（VIV）4.疲勞壽命5.風致風險評估四、簡答題（每小題5分，共25分。請簡要回答下列問題。）1.簡述大氣湍流的基本特性及其對建筑結構風工程研究的影響。2.簡述產生大氣邊界層湍流的主要機制。3.簡述風荷載脈動對建筑物產生順風向振動的主要途徑。4.簡述建筑結構設計中考慮湍流效應的主要體現(xiàn)（至少三個方面）。5.簡述進行大氣湍流測量的主要方法及其優(yōu)缺點。五、計算題（每小題8分，共16分。請列出必要的計算步驟和公式。）1.某城市近地面高度10米處，平均風速為5m/s，已知該城市地面粗糙度為C類，試利用指數律公式估算50米高度處的平均風速。假設摩擦速度u*=0.3m/s。2.某高層建筑結構的基本自振周期T1=2.0s，所在地區(qū)的基本風壓wo=0.6kN/m2，風振系數φ=1.25。試計算該建筑在10米高度處（假設此處風速與基本風壓對應）的順風向風振荷載標準值（僅考慮脈動影響）。六、論述題（每小題10分，共20分。請結合所學知識，全面、深入地論述下列問題。）1.試論述大氣湍流特性（如強度、尺度）對高層建筑結構風致響應（如順風向、橫風向振動）的影響機制。2.試論述如何利用數值模擬方法研究大氣湍流對復雜體型建筑結構的影響，并分析其優(yōu)缺點。---試卷答案一、選擇題1.B解析：湍流強度（TurbulenceIntensity）是衡量湍流脈動劇烈程度的無量綱參數，定義為脈動速度分量（如u'）的標準差σu'與時間平均速度（U）的比值，即I=σu'/U。它直接反映了風壓脈動的強度。2.B解析：大氣邊界層湍流的形成主要源于兩種機制：一是地表與大氣層之間的機械摩擦，導致近地面風速梯度增大，形成剪切層，剪切層的不穩(wěn)定破裂產生機械湍流；二是地表加熱不均勻，引起大氣溫度層結不穩(wěn)定，導致熱力對流的發(fā)生和發(fā)展，產生熱力湍流。3.C解析：超聲波風速儀利用超聲波測速原理，能夠快速、精確地測量三維風速及其脈動分量，且不易受風向影響，是測量近地面大氣湍流脈動特征的常用儀器。風向標用于測量風向，氣壓計用于測量大氣壓強，輻射溫度計用于測量地表或云層的溫度。4.B解析：建筑物的順風向振動主要是由風荷載的脈動分量引起的。脈動風壓時大時小、時正時負地作用在建筑物表面，導致建筑物產生圍繞其重心的振動，包括抖振和彈性振動等。5.B解析：高聳建筑物橫風向振動（也稱為渦激振動或鎖頻振動）是由不穩(wěn)定的交替脫落的繞流渦（卡門渦街）產生的周期性橫向力所引起的。這種力的頻率與建筑物自身在橫向的振動頻率接近時，會發(fā)生共振，導致劇烈振動。6.C解析：風振系數是考慮風荷載脈動特性對結構響應（主要是慣性效應）影響的一個修正系數。由于風荷載是隨時間變化的脈動荷載，它不僅使結構產生靜力位移，還引起結構的振動。風振系數將脈動風壓等效為等效靜風壓，以簡化結構抗震計算，其值反映了結構對風荷載脈動的響應程度。7.B解析：大氣邊界層湍流的結構尺度（如湍流積分尺度）反映了湍流渦旋的平均大小和關聯(lián)距離，它與地表粗糙度密切相關。通常情況下，地表越粗糙，產生的湍流越強，渦旋尺度也越大，積分尺度也越大。8.B解析：結構疲勞破壞是指結構在循環(huán)變應力（通常幅值不大但頻率較高）長期作用下，材料內部產生微小裂紋并逐漸擴展，最終導致結構斷裂或失效的現(xiàn)象。湍流引起的結構表面風壓脈動正是這種循環(huán)變應力的重要來源。9.C解析：高柔性結構（如高聳電視塔、桅桿等）的自重相對于其剛度很小，風荷載對其產生的慣性效應（即振動）非常顯著。因此，在進行抗風設計時，需要特別關注風荷載脈動引起的振動效應，尤其是疲勞破壞問題，而靜風壓引起的整體偏移相對較小。10.A,B,D解析：激光雷達（Lidar）是一種利用激光束探測大氣參數的遙感技術。在湍流研究中，它可以用于直接測量風場（特別是水平風速和風向的脈動）的垂直分布（A）；通過探測大氣水汽等粒子背向散射信號，可以反演大氣邊界層高度（B）；其探測到的風場信息也可用于研究大氣污染物擴散（D）。選項C中，常規(guī)激光雷達主要探測氣體，對地表粗糙度參數的直接反演能力有限。二、填空題1.定常，各向同性解析：理想流體是定常（時間不變）和各向同性（性質在各個方向上相同）的。大氣湍流是隨機、非定常（隨時間快速變化）且非各向同性（性質在不同方向上可能不同）的。2.脈動解析：風荷載的脈動分量是指風壓隨時間隨機波動的部分，它是造成建筑物振動和疲勞破壞的主要原因。3.對數解析：指數律（LogarithmicLaw）是描述近地面層風速隨高度變化的常用經驗公式：U(z)=(u*/k)*ln(z/zo)，其中U(z)是高度z處的風速，u*是摩擦速度，k是卡門常數，zo是粗度長度。4.脈動解析：風荷載通常由兩部分組成：一是風速的時均值乘以空氣密度和重力加速度得到的靜力分量，二是風速的脈動分量引起的動力分量。5.瑞利解析：瑞利模型（RayleighModel）是結構動力學中用于模擬結構在隨機外部荷載（如脈動風）作用下響應的一種簡化計算模型，它假設結構的振動能量只與結構的基本頻率有關，忽略了高階頻率的影響。6.循環(huán)變應力解析：疲勞破壞是由荷載或應力在某個或某些應力水平上經歷大量循環(huán)后逐漸累積損傷所導致的。風荷載的脈動特性正是提供這種循環(huán)變應力的主要來源。7.混合長，風洞網格解析：在風洞中模擬大氣湍流，可以采用混合長法（MixingLengthMethod）來模擬湍流脈動的傳遞，也可以通過在風洞中設置特定形狀的網格（風洞網格）來強制產生湍流。8.耐久性，安全性解析：建筑結構不僅要滿足承載能力（抵抗荷載作用），還要有足夠的剛度（控制變形），并且在整個設計使用年限內保持功能正常（耐久性），最重要的是保證在各種荷載作用下（包括風荷載）都能安全可靠（安全性）。9.卡門渦街解析：當氣流繞流鈍體（如建筑物）時，在建筑物后緣會交替脫落兩列旋轉方向相反的渦旋，形成卡門渦街。這種周期性的渦旋脫落會產生垂直于來流方向的交替脈動力，可能引發(fā)結構的橫風向振動。10.風險發(fā)生的可能性，后果解析：風險評估通常包含兩個核心要素：一是事件發(fā)生的可能性（Likelihood），二是事件發(fā)生后可能造成的后果（Consequence），兩者結合構成風險值。三、名詞解釋1.湍流積分尺度：在湍流場中，某一點的湍流脈動（如速度脈動）與其他點的脈動在空間上相關聯(lián)的范圍或平均波長。它反映了湍流渦旋的平均大小，是描述湍流結構特性的重要參數。2.風振系數：在建筑結構抗風設計中，用于考慮風荷載脈動對結構動力響應（尤其是慣性效應）影響的無量綱系數。它將隨時間變化的脈動風壓等效為一個等效靜風壓，乘以風振系數即可得到考慮脈動效應的設計風壓值。3.渦激振動（VIV）：也稱為鎖頻振動，是指不穩(wěn)定的卡門渦街（交替脫落的渦旋）與受迫振動系統(tǒng)（如細長結構）發(fā)生共振現(xiàn)象。當渦街脫落頻率與結構在特定方向（通常是橫向）的自由振動頻率接近時，結構會像“拔河”一樣被渦街“拖”著一起振動，振幅可能急劇增大。4.疲勞壽命：材料或結構在循環(huán)載荷作用下，從初始狀態(tài)到發(fā)生疲勞斷裂或達到規(guī)定損傷程度所經歷的循環(huán)次數。對于建筑結構，通常指其在設計基準期內的疲勞失效概率所對應的循環(huán)次數。5.風致風險評估：對大氣湍流（風）可能對建筑物、構筑物或工程設施造成的損害進行綜合評價的過程。它涉及分析風荷載特性、結構響應、潛在破壞模式，并評估其發(fā)生的可能性、后果嚴重性以及總體風險水平，為工程設計、維護和防災減災提供決策依據。四、簡答題1.大氣湍流的基本特性包括隨機性（速度、壓力等湍流分量隨時間和空間隨機變化）、非定常性（湍流場狀態(tài)隨時間快速變化）、非各向同性（湍流特性在不同方向上可能不同，尤其在近地面）、存在不同尺度渦旋（從微小尺度到大氣邊界層整體尺度）等。這些特性對建筑結構風工程研究的影響體現(xiàn)在：湍流是風荷載脈動的主要來源，決定了風荷載的大小、作用方向和作用時間的不確定性；湍流特性（如強度、尺度、譜特征）影響建筑物在風作用下的振動響應（順風向、橫風向、扭轉振動）的幅值和頻率；湍流與結構相互作用產生的氣動彈性效應（如渦激振動）可能導致結構劇烈振動甚至破壞；湍流特性是進行風洞試驗模擬、數值模擬以及風荷載預測和結構抗風設計規(guī)范制定的基礎和難點。2.產生大氣邊界層湍流的主要機制包括：①機械湍流（MechanicalTurbulence）：由于地表與大氣層之間的摩擦和動量交換，特別是在近地面形成剪切層。風速隨高度的變化（梯度）導致動量傳遞，當梯度超過一定閾值或剪切層不穩(wěn)定時，會觸發(fā)湍流脈動并向高層發(fā)展。地形起伏、障礙物（如建筑物、樹木）也會加劇機械湍流。②熱力湍流（ThermalTurbulence）：由于地表加熱不均勻，導致大氣溫度層結不穩(wěn)定。地面不同部位受熱程度不同，產生溫度差異，形成熱力對流，冷、熱空氣上升下降，帶動動量交換，形成湍流。白天非晴朗天氣、晴朗但風速較小的夜晚等條件容易產生熱力湍流。在邊界層底部，機械湍流和熱力湍流常常同時存在并相互影響。3.風荷載脈動對建筑物產生順風向振動的主要途徑如下：①平均風壓差：建筑物迎風面和背風面（或側面）的平均風壓通常不相等，產生一個持續(xù)的、指向迎風面的合力，使建筑物產生繞其重心的靜力位移和繞質心的角位移。②風壓脈動：風荷載的脈動分量（時大時小的壓力波動）作用在建筑物表面，由于建筑物具有質量，這種快速變化的力會迫使建筑物圍繞其剛度中心（通常與質心不重合）產生振動。這種振動可以是低頻的“搖擺”，也可以是高頻的“抖動”。脈動風壓通過建筑物表面?zhèn)鬟f到結構內部，引起結構的慣性力，導致結構的振動響應。建筑物越高、越柔，其對脈動風壓的響應（即振動）通常越劇烈。4.建筑結構設計中考慮湍流效應的主要體現(xiàn)包括：①風荷載計算：在基本風壓的基礎上，引入風振系數來考慮風荷載脈動對結構動力效應的影響，特別是在計算結構的慣性力（如地震作用下的地震力，或風振作用下的等效靜力風壓）時。②結構響應分析：進行結構的動力學分析（如時程分析、隨機振動分析），考慮風荷載脈動的作用，計算結構的振動響應（如位移、速度、加速度、應力等時程曲線），評估結構的舒適度（如層間位移角、加速度）和安全性（如應力幅值、疲勞損傷）。③抗風設計要求：根據結構類型、高度、重要性以及所在地的風氣候特征和湍流強度，制定相應的抗風設計標準，如限制結構的最大風速響應、滿足抗風可靠度要求、進行疲勞驗算等。④特殊效應考慮：對于高柔結構、高管結構、大跨度結構、橋梁等，需要特別關注由湍流引起的橫風向振動（渦激振動）、馳振（鎖頻振動）、抖振以及氣動彈性失穩(wěn)等問題，并在設計中采取相應的控制措施（如設置阻尼器、調整結構外形、進行氣動優(yōu)化設計等）。5.進行大氣湍流測量的主要方法及其優(yōu)缺點如下：①機械式風速儀（如杯式、旋槳式）：利用風力驅動儀器內部的機械部件旋轉來測量風速。優(yōu)點是結構簡單、堅固耐用、成本較低、技術成熟。缺點是測量頻帶寬有限（通常只能捕捉較低頻段脈動）、有啟動風速限制、可能存在啟動誤差和信號失真（尤其在湍流脈動劇烈時）、測量三維風速比較困難。②熱線/熱膜風速儀：利用一根極細的金屬絲（熱線）或涂有金屬膜的探頭（熱膜），通過測量其因氣流吹過而散失的熱量來推算風速。優(yōu)點是響應時間快（可測量高頻脈動）、精度高、測頭小、對流場干擾小、可測三維風速。缺點是易受溫度、濕度影響、需要外部電源、成本較高、探頭相對脆弱。③超聲波風速儀：利用超聲波在空氣中傳播速度受風速影響而變化的原理來測量風速。優(yōu)點是響應快、無轉動部件、不干擾流場、可測三維風速及其脈動、維護方便。缺點是初始成本較高、在低風速下測量精度可能受影響、信號處理相對復雜。④激光雷達（Lidar）：利用激光束探測大氣中的粒子（如空氣分子、氣溶膠）受風作用而產生的背向散射信號來反演風場信息。優(yōu)點是測量范圍大、非接觸式測量、可連續(xù)自動測量、可獲取空間分布信息。缺點是初始投資巨大、受大氣能見度（粒子濃度）影響大、測量精度受多普勒頻移分辨率限制、目前對湍流精細結構的探測能力仍在發(fā)展中。⑤系留氣球/飛艇：攜帶各種氣象傳感器（包括風速風向儀）升空，進行高空大氣湍流測量。優(yōu)點是可到達較高高度（百米至千米級）、可進行剖面測量。缺點是部署和回收成本較高、測量平臺穩(wěn)定性和機動性有限、持續(xù)時間相對較短。五、計算題1.解：根據指數律公式U(z)=(u*/k)*ln(z/zo)。已知：U(10)=5m/s,u*=0.3m/s,k=0.4(常用卡門常數),z=50m,zo未知。首先需要確定摩擦速度u*和粗度長度zo的關系。通常u*與近地面風速和粗糙度有關，但題目未直接給出zo，且未提供足夠信息反推。在缺乏具體地形信息時，有時會假設zo與地表特征相關，或題目意在考察指數律公式的應用形式。若按標準指數律形式處理，需假設或已知zo。此處假設題目意在考察公式應用，忽略zo不確定性。更嚴謹的處理是認識到題目可能遺漏了zo或u*與zo的關聯(lián)信息。若假設地面粗糙度參數已知，則可解。但按現(xiàn)有信息，無法直接求解zo。若題目期望簡化計算，可能需設定一個假設值。但嚴格來說，缺少zo無法完成計算。（修正思路）題目可能意圖考察指數律的基本形式。若假設摩擦速度u*在10米和50米處變化不大（雖然物理上不準確，但可能是出題者的意圖），或u*已知且與zo相關但此處未給，則無法直接計算。通常需要u*(z)的表達式或zo值。常見簡化是認為u*在邊界層內變化不大，或給出一個適用于該粗糙度的平均u*。此處信息不足，嚴格計算無法完成。（若強行按形式推導，需補充假設）例如，假設u*在10米和50米處取相同值，則需知道u*或zo。若無這些，無法計算。通常此類題目會給出完整條件。（基于常見題意，可能期望考察指數律本身，但條件不足）（重新審視題目條件，假設可能意圖考察相對變化或給uo）題目條件可能不完整。若假設題目意在考察風速隨高度增加的倍數關系，則可近似ln(z2/z1)≈(z2-z1)/z1*(1+ln(z1/zo))^-1(當z2>>z1時)。但這引入了未知的zo。更直接的是，若題目期望考察指數律形式，可能需要補充條件，如假設u*在10m和50m間變化不大，或直接給出50m處的u*。（結論：根據現(xiàn)有條件，無法直接計算50m處的風速。需要補充摩擦速度u*隨高度變化的規(guī)律或地面粗糙度參數zo。）（作為模擬卷，若必須給出答案，可能需要引入一個合理的假設，但這違背了嚴格性。此處保留計算無法完成的結論更符合嚴謹性。）（假設出題者可能遺漏了zo，或期望學生認識到條件不足）（為完成試卷，此處提供一個可能的假設性解答框架，但結果無效）假設u*在10m和50m間不變，則ln(50/10)=ln(5)≈1.609=(50/10)*ln(z/zo)=>ln(z/zo)≈0.321。若假設zo=1m（僅為示例，無物理依據），則z≈1*e^0.321≈1.38m。這顯然不合理，說明條件不足。（最終決定：明確指出條件不足）計算無法完成。缺少地面粗糙度參數zo或摩擦速度u*在50米處的值。2.解：順風向風振荷載標準值（僅考慮脈動影響）通常表示為q_z=φ*w0*I*μ_z，其中：q_z是高度z處的順風向風振荷載標準值（kN/m2或N/m2）；φ是風振系數；w0是基本風壓（kN/m2）；I是風壓脈動系數（無量綱）；μ_z是風壓高度變化系數。題目僅給出了基本風壓w0=0.6kN/m2，風振系數φ=1.25，高度z=10m，但未給出風壓脈動系數I和風壓高度變化系數μ_z。通常I和μ_z是根據地區(qū)、高度、地面粗糙度等參數確定的。風壓脈動系數I通常與湍流強度和結構自振頻率有關，或查表獲得。風壓高度變化系數μ_z根據地面粗糙度類別（題目未給出）和高度查規(guī)范或公式計算。例如，假設該地區(qū)地面粗糙度為B類，查規(guī)范得z=10m處的μ_z≈1.0（簡化假設）。假設脈動系數I=0.5（簡化假設）。則q_z=1.25*0.6*0.5*1.0=0.375kN/m2。（但請注意，這是一個基于過多假設的簡化結果，實際計算需要完整參數。）（更嚴謹的表述）計算順風向風振荷載標準值q_z=φ*w0*I*μ_z。已知φ=1.25,w0=0.6kN/m2。需要確定I和μ_z。缺少信息：①風壓脈動系數I（與湍流特性、結構自振周期等有關）；②風壓高度變化系數μ_z（與地面粗糙度、高度等有關）。無法在現(xiàn)有條件下完成精確計算。需要補充I和μ_z的具體值才能得到q_z。六、論述題1.大氣湍流特性對高層建筑結構風致響應的影響機制是一個復雜的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①順風向響應：湍流引起的脈動風壓是高層建筑順風向振動的主要驅動力。湍流強度越大，脈動風壓的均方根值越大，導致結構的順風向加速度和位移響應也越大。湍流尺度（積分尺度）影響脈動風的能量傳遞效率和結構響應的頻率特性。通常，較大的湍流尺度有利于能量向更高頻段傳遞，可能引發(fā)結構更高階振型的參與。風速剖面形狀（與湍流強度和尺度相關）也影響順風向響應，如強剪切風場可能加劇結構扭轉振動。②橫風向響應（渦激振動）：湍流是誘發(fā)和維持結構橫風向振動（渦激振動）的關鍵因素。當來流湍流中的渦旋與結構發(fā)生“鎖定”時，結構的橫向振動頻率會鎖定在渦街脫落頻率上，可能導致共振，引起劇烈振動。湍流強度影響渦街的不穩(wěn)定性，強湍流更容易引發(fā)鎖頻振動。湍流尺度影響渦旋的生成和脫落特性，進而影響鎖頻振動的幅值和頻率。對于非圓形截面的結構，湍流還會引發(fā)附加的顫振（AeroelasticFlutter），其機理更為復雜。③扭轉響應：結構的來流風場是非均勻的，湍流的存在使得來流風的不對稱性加劇，產生繞結構豎軸的脈動力矩，從而引發(fā)結構的扭轉振動。湍流強度越大，扭轉響應通常也越強。結構的平面形狀對扭轉響應非常敏感。④風致疲勞：湍流引起的風荷載脈動是導致高層建筑結構（尤其是拉索、桁架、大跨度梁等構件）產生疲勞損傷的主要因素。脈動荷載的幅值和頻率特性決定了疲勞損傷的累積速率和結構疲勞壽命。強湍流區(qū)域（如近地面、復雜地形附近）的脈動風壓通常較大，疲勞風險更高?？傮w而言，大氣湍流通過提供風荷載的脈動分量，驅動結構的振動；湍流的強度、尺度和空間分布特性深刻影響著結構在順風向、橫風向、扭轉方向上的響應幅值、頻率特性和疲勞風險。因此，在進行高層建筑抗風設計時，必須充分考慮當地大氣湍流特性。2.利用數值模擬方法研究大氣湍流對復雜體型建筑結構的影響，是風工程領域的重要手段，尤其適用于難以進行風洞試驗或現(xiàn)場測試的情況。其主要過程和優(yōu)缺點如下：主要過程：①建立幾何模型：創(chuàng)建建筑物的精細化三維幾何模型。②選擇湍流模型：根據研究目的和計算資源，選擇合適的湍流封閉模型。常用的有雷諾平均納維-斯托克斯（RANS）模型（如Standardk-ε,SSTk-ω等）及其改進模型，以及大渦模擬（LES）和高保真直接數值模擬（DNS）模型。RANS模型計算效率高，適用于工程常規(guī)設計；LES模型能更真實地捕捉大尺度渦旋結構，精度更高，但計算量巨大；DNS理論上最精確，但計算成本極高，目前主要用于研究。③設定邊界條件：定義計算域大小、邊界類型（入口、出口、壁面）、來流風速、風向、湍流強度（