[发明专利]风谱模型的精细模拟方法

权利要求书

1.一种风谱模型的精细模拟方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步：进行大量强/台风现场实测；

实测方法有两种，一种是在台风来临期间，估计台风到达时间，将风速仪置于大跨度桥梁的跨中或塔顶，调整采集频率进行风速和风向数据的采集；另一种是通过安装在结构健康监测系统——SHMS中的风速仪进行风速和风向数据的采集，传输系统将采集系统采集的数据传送到监测中心；

第二步：对实测风速和风向数据进行功率谱分析，获得实测风谱模型；

对采集到的风速数据样本进行分析处理，选择一段风速较大且平稳的子样本，基于matlab大型数据处理软件，采用PSD功率谱密度估计方法，编写功率谱密度计算程序进行计算，获得实测风速数据的功率谱密度，以x轴为频率，y轴为功率谱密度，绘制曲线，即为实测风速数据的风谱模型；

第三步：计算实测风谱模型的拐点数目，并根据拐点数目对风谱模型进行分段；

精细模拟技术，按先直观后精确计算的方法确定拐点位置，对实测风谱模型进行分段，若风谱模型存在k个拐点，则将其分成k+1段；

第四步：对每一段风谱模型，采用非线性最小二乘法，分别进行拟合模拟；

对每一小段风谱模型，仍采用类似规范规定的顺风向功率谱表达式进行拟合，即：

nS_u/(u^*)²＝af_z/(1+bf_z^1/m)^cm        式1

f_z＝nz/U(z)                        式2

式中，S_u为功率谱密度，u^*为气流摩阻速度，f_z为莫宁坐标，U(z)为平均风速，z为风速仪离地面高度，n为风的脉动频率，c取5/3，a、b和m为拟合参数；

拟合过程中采用常用的非线性最小二乘法，每一段拟合所得参数a、b和m各不相同，最后获得基于实测风特性和分段拟合技术的精细风谱模型。