下击暴流为雷暴天气中产生的一种突发性的冲击气流,在气流冲击地面后引起的近地面短时强风现象。作为一种极端气候在世界范围内均有分布,下击暴流在近地面附近产生的突变强风荷载具有极强的破坏性,引起了一系列输电线塔、建筑结构等工程结构的破坏事故。目前,下击暴流突变风对桥梁结构的作用研究工作开展较少,考虑到下击暴流对桥梁结构的主要影响因素为突变的水平风速,其竖向风速对桥梁结构产生的风荷载效应可以忽略。本文拟改进传统大气边界层风洞,以实现在边界层风洞中模拟下击暴流风场水平风速突变风效应。在此基础上研究下击暴流水平风速突变风效应对桥梁结构的静气动性能以及涡振性能影响。本文主要研究工作如下:(1)介绍了下击暴流流场的特点,对比其传统边界层风在形成与发展上的异同,并综述了下击暴流流场模拟以及相关研究现状。(2)基于大型计算流体动力学计算软件Fluent,采用二维冲击射流模型与三维冲击射流模型对下击暴流流场进行数值模拟。验证了二维和三维下击暴流在近地面附近水平风速竖向风剖面差异较小,三维下击暴流可近似简化为二维进行模拟,为后续二维分析奠定了基础。(3)采用数值模拟方法,计算采用倾斜平板改进边界层风洞后的流场情况,对该改进方法进行可行性分析。并根据数值模拟结果,结合边界层风洞的实际情况,设计了一套下击暴流试验装置。边界层风洞试验结果表明在装置后方一定范围内形成的水平风速竖向风剖面与经典现场实测结果吻合较好,可在边界层风洞中实现下击暴流水平风场的模拟。(4)采用Fluent中的UDF编程语言实现来流入口风速随时间的改变,研究了突变风对高宽比为1:5的矩形断面静气动性能的影响。并设计了高宽比为1:5矩形断面试验模型,研究了下击暴流试验装置形成的突变风对1:5矩形断面的静气动性能的影响。(5)采用风洞试验的方法,对高宽比为1:5矩形断面在下击暴流试验装置形成的突变风作用下的涡振性能进行了研究。给出了下击暴流装置形成的不同时变风场下试验模型的振动响应时程曲线、频谱曲线等。并对在突变风场条件下影响涡振振幅的主要因素进行了讨论。