计算风工程

概念计算风工程（Computing Wind Engineering，或CWE)，是结构风工程中极具前景的一个方向，也是当前国际风工程研究的一个热点。计算风工程的核心内容是计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，或CFD）,计算流体动力学在风工程中的应用已得到迅速发展。

计算风工程又称数值风洞方法，它与直接的风洞实验相比较，有它的优越性：具有模拟真实风环境的能力，可以构建原型尺度的计算模型，这样可以按实际的风环境进行仿真和模拟，避免了风洞试验只能进行缩尺实验的不足。

研究重点气流在大气边界层中的流动属湍流，同时风工程研究的重点是钝体空气动力学，虽然计算风工程领域经过许多学者的努力，已经取得了许多成就，但至今其研究还是属于比较困难的领域，表现在建筑物或结构物总是在地表边界层内流场中存在,成为风流动中具有“纯体”的障碍物。纯体周围的流场很复杂，它由撞击（impingement）、分离（separation）、回流（reattachment）、环绕（circulation）和涡（vortices）等确定，见图9-1。因此计算风工程包含了当今世界上被认为是困难的所有流体动力学内容。

现状及应用计算风工程在城市和土木工程领域中的发展是很快的，由基础的研究开始逐步进入应用阶段，具体表现：

1） 在绕纯体流动的速度和压力场的分析、

2）绕建筑物近地面步行风问题的分析

3）城市和区域气候分析、

4）市区户外气候分析、

5）绕建筑物或城区大气扩散分析

6）流体与结构气弹性耦合的基础研究等。

目前，随着湍流物理模型的发展，加之计算技术和软、硬件的飞速进步，在结构风工程领域中，对刚体建筑物壁面的平均风压及其周围风流场进行数值模拟已成为现实，国内已完成了许多高层建筑（或高层建筑群）、大跨屋盖结构等平均风荷载的预测，受到了工程界和结构设计人员的欢迎。