本文以山东省东营市军马五分场刺槐人工防护林作为实验样地,在刺槐林场进行风速、风向的实测实验并确定标准木。基于分形理论的L-系统,根据标准木的树高、枝下高、胸径和冠幅等每木检尺数据,利用Matlab和Ansys建立刺槐的三维模型。设置刺槐的9个弹性常数并命名为tree,作为刺槐主干和分支的材料属性。利用线性滤波法中的AR法,基于Matlab编程,以实测风速为初始风速,以Davenport谱作为目标谱,采用Shiotami的空间相关性表达式,获得脉动风速时程,并添加到脉动风场的入口处。在Ansys workbench平台实现刺槐与脉动风场的双向流固耦合数值模拟。研究结果表明,防护林风速的实测值与模拟值具有较高的一致性,拥有标准k-ε湍流模型的数值模拟可以为林木抗风提供良好的预测。刺槐会对风产生阻碍作用,在刺槐的背风面形成一个低风速的椭圆形的庇护区。刺槐模型对风产生绕流,从而在刺槐的周围产生两个风速增大的区域。刺槐受风会进行摆动,其中刺槐的主干与一级分枝的位移具有相似性,主干顶点的位移小于一级分枝顶点的位移。刺槐在脉动风场的作用下将会产生风致响应,其中YZ方向的剪应力最大,Z方向的压应力最大。刺槐Z方向的拉应力最大,Y方向与X方向的拉应力大小相近。树高与刺槐的防风效果成正相关,增大树高可以显著增加刺槐的防风距离,疏透度与刺槐的防风效果呈负相关,减小刺槐的疏透度,可以降低刺槐背风处的风速,刺槐的防风效果越好。随着刺槐行数增多,产生的低风速庇护区的范围越大,对风速的减弱效果越明显。单行刺槐对于风的减弱效率是最高的,虽然增加行数可以有效地增大刺槐的防风距离,但是也会使其防风效率极大地降低。缩减刺槐的行间距可以获得更好的防风效果,3米行间距的两行刺槐可以提供一个整体性的低风速的庇护区。当行间距增大到15米以上时,不需要将两行刺槐当作一个整体,可以近似的看成两行分离的刺槐。线性排列的分布方式可以获得较宽的防护区域,交错排列的分布方式防护区域则较长,交错排列的刺槐林的防风效果优于矩形排列的防风效果。