大跨屋盖风压场的本征正交分解与重构适应性研究摘要：对3类典型屋盖(封闭式方形平屋盖、封闭式曲面屋盖和开合式曲面屋盖)进行了刚性模型风洞测压试验，分析了典型风向角下的平均及脉动风压系数分布.利用POD方法对3类屋盖的风压场进行了分解，并对平屋盖风压场进行了POD重建.结果表明：斜风向封闭式平屋盖的POD分解性能最优，开合式曲面屋盖次之，封闭式曲面屋盖最差.3类屋盖的第1阶POD特征向量均反映平均风压系数分布，45°风向角下封闭式平屋盖的第2阶POD模态可以较好地反映锥形涡分量，而其他类型屋盖的高阶特征向量则反映风压场的局部分布.风压场的POD重建具有不平衡的性能，对于相同测点，模态数越多，其重建效果越好.对于不同测点相同模态数，测点脉动风压系数越大，其风压重建效果越好.关键词：风洞；封闭式平屋盖；封闭式曲面屋盖；开合式曲面屋盖；本征正交分解：TU311.3文献标识码：AProperOrthogonalDecompositionandReconstructionofWindFieldforLarge-spanRoofs?お?LIShou-ke,LIShou-ying???k,CHENZheng-qing,HUANGTao(WindEngineeringResearchCenter,HunanUniv,Changsha,Hunan410082,China)Abstract:Windtunneltestswerecarriedouttomeasurethewindpressureontheclosedflatroof,closedcurvedroofandretractableroof.Thecharacteristicsofmeanandfluctuatingwindpressurecoefficientswereparticularlystudied.Thewindpressurefieldsoftheroofsweredecomposedintheproperorthogonaldecompositionmethod,andthewindpressurefieldofflatroofwasreconstructed.IthasbeenshownthattheperformanceofPODofobliquewindflatroofbehavesbestamongallthethreeroofs,retractableroofissecond,andclosedcurvedroofistheworst;TheoveralldistributionofmeanwindpressureisreflectedbythefirstdominanteigenvectorsofPOD.ThePODreconstructionperformancevariesalotamongindividualtaps.Thesametapshavebetterperformancesformoreeigenvectors.Differenttapshavebetterperformancesforhighervariancetaps.Keywords:windtunnels;closedflatroof;closedcurvedroof;retractableroof;ProperOrthogonalDecomposition（POD)大跨空间屋盖由于其形状各异，周围流场的分离、再附以及漩涡脱落等诸多因素导致其表面风压分布非常复杂，一般情况下，其风荷载采用风洞试验来确定.风洞试验受到同步测压通道数的限制，因此，研究者将本征正交分解(ProperOrthogonalDecomposition，POD)方法引入风工程领域，用来描述结构表面的风压场.POD方法是一种基于相关矩阵或协方差矩阵的特征值问题分析的随机场表示方法，是一种时空分离的分析方法，可把风压场分解为与时间相关的主坐标和与空间相关的特征向量组合.国外学者首先进行了这方面的研究工作，Bienkiewicz等[1]采用POD方法对一低矮建筑边角区域的面平均压力、整个屋面以及立墙测点风压进行了风压场重建研究，并讨论了前几阶本征模态的物理意义.Ho等[2]利用POD方法研究了双坡屋面风压场，并分析了POD方法简化风压场的精度.Jeong等[3]对TTU刚性模型风压场进行了POD分解，并采用自回归模型研究了其时间主坐标，从而进一步对风压场进行简化.Jeong等[4]对TTU模型的屋盖风压进行了均匀布点和非均匀布点的POD分解，提出了一种通过面积加权来实现非均匀布点POD分解的方法.POD方法还可用于风压预测，李方慧等[5]等采用POD方法对双坡屋面未布置测点处的风压进行预测，结果表明风压预测可以提高风压场的分辨率.李元齐等[6]研究了POD方法在曲面模型风压场重建中的应用，比较了球面和柱面模型风压场的POD重建特点.以往的研究主要集中于一些特殊形式的屋盖，如平屋盖，球面屋盖和柱面屋盖等，而对工程实际中屋盖却鲜有研究.为使POD方法能用于工程实际，本文选取实际工程中的封闭式方形平屋盖、封闭式曲面屋盖和开合式曲面屋盖进行刚性模型测压风洞试验，采用POD方法对上述3种类型屋盖的风压场进行POD分解，通过对特征值和特征向量的比较分析，研究POD方法对上述3种屋盖的适应性问题.另外，以往对于POD重建性能的研究也较少，本文基于POD方法对封闭式方形平屋盖风压场进...