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《西南交通大学》 2017年
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基于经验参数模型的台风数值模拟及其基本设计风速推算

刘煜麟  
【摘要】:台风灾害是我国东南沿海城市主要的自然灾害之一,它发生频率高,破坏力强。因此在对我国东南沿海地区进行建筑结构设计时,风荷载是主要的控制荷载,其取值主要取决于当地的基本设计风速大小,而基本设计风速的取值依赖于长期准确的台风观测资料。由于现存的历史台风观测数据质量不高,因此基于一定的风场模型采用数值模拟的方法模拟台风路径和风场进而推算基本设计风速成为主要方法。风场计算模型主要分为动力学模型和经验参数模型,国内对经验参数模型研究较少,本文主要研究了风场经验参数模型中包括粗糙度调整参数,径向调整参数,风场不对称调整参数,梯度高度调整参数等参数的具体取值方法,确定了适于我国东南沿海地区的台风风场计算参数模型。并基于该风场模型对厦门地区进行基本风速推算。在进行计算点的台风基本设计风速推算时,通过作模拟圆的方法选取对计算点影响较大的历史台风关键参数作为样本,分析了台风关键参数中的台风年发生率、台风中心移动速度、最大风速半径、台风移动方位角和台风中心气压差等参数的最优概率分布模型。采用蒙特卡罗模拟随机模拟了该模拟圆内100年的台风,基于参数模型计算了极值风速序列,进而采用极值分布推算了厦门市不同重现期下的设计风速。
【关键词】:基本风速 经验参数模型 蒙特卡罗模拟 极值分布 重现期
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P444
【目录】:
  • 摘要6-7
  • Abstract7-11
  • 第1章 绪论11-19
  • 1.1 引言11-12
  • 1.2 国内外研究现状及分析12-18
  • 1.2.1 台风结构12-13
  • 1.2.2 台风风场数值模型13-16
  • 1.2.3 台风数值模拟16-18
  • 1.3 本文的研究内容18-19
  • 第2章 基于梯度平衡方程的参数风场19-30
  • 2.1 梯度风场19-20
  • 2.2 调整参数取值20-28
  • 2.2.1 边界层调整参数21-24
  • 2.2.2 径向剖面修正参数24-25
  • 2.2.3 阵风因子参数25-27
  • 2.2.4 移行风场调整参数27-28
  • 2.3 本章小结28-30
  • 第3章 CE风场模型30-40
  • 3.1 边界层内平均运动方程30-31
  • 3.2 CE风场31-39
  • 3.2.1 CE风场数值模型31-33
  • 3.2.2 有限差分法对CE方程进行求解33-34
  • 3.2.3 边界条件34-35
  • 3.2.4 风速模拟值比较35-39
  • 3.3 本章小结39-40
  • 第4章 厦门市台风关键参数的概率分布40-54
  • 4.1 模拟圆法的数据处理40-41
  • 4.2 台风关键参数概率分布及参数统计41-47
  • 4.2.1 台风年发生率41-42
  • 4.2.2 台风移动路径与模拟点的最小距离42-43
  • 4.2.3 台风移动速度43-44
  • 4.2.4 台风中心气压差44-45
  • 4.2.5 台风最大风速半径45-46
  • 4.2.6 台风移动方向46-47
  • 4.3 台风关键参数备选概率分布检验47-48
  • 4.4 台风关键参数之间的相关性分析48-50
  • 4.5 台风衰减模型filling decay50-53
  • 4.6 本章小结53-54
  • 第5章 厦门市台风风场数值模拟与危险性分析54-60
  • 5.1 厦门地区台风风场数值模拟54-57
  • 5.1.1 Monte-Carlo随机抽样54-55
  • 5.1.2 极值分布55-57
  • 5.2 厦门地区台风危险性分析57-59
  • 5.2.1 重现期风速推算57-58
  • 5.2.2 规范推荐重现期风速58-59
  • 5.3 本章小结59-60
  • 总结与展望60-62
  • 参考文献62-66
  • 致谢66

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