基于下?lián)舯┝鞯谋诿嫔淞鞔鬁u數(shù)值模擬.pdf

1、雷暴天氣時(shí),強(qiáng)下沉氣流沖擊地面后向四周擴(kuò)散引起的具有極大沖擊性的近地面強(qiáng)風(fēng),即下?lián)舯┝?。下?lián)舯┝饕呀?jīng)在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)大量的工程結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重的破壞,特別是輸電塔結(jié)構(gòu)的倒塌,逐漸變成結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。下?lián)舯┝鞒隹诓糠志哂斜诿嫔淞鞯奶卣?因此壁面射流風(fēng)場(chǎng)發(fā)展規(guī)律的研究對(duì)分析下?lián)舯┝饔兄卮蟮睦碚撘饬x。
　　近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)性能的提高以及CFD數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展,CFD數(shù)值模擬方法具有周期短、費(fèi)用低、數(shù)據(jù)處理方便快捷等優(yōu)點(diǎn),

2、已經(jīng)逐漸成為研究下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)特征的主要方法。時(shí)均化的Reynolds平均法(RANS)是目前應(yīng)用最廣泛的湍流模擬方法,但是它無(wú)法得到風(fēng)場(chǎng)的脈動(dòng)特征,而且計(jì)算精度對(duì)湍流模型的依賴性太大。大渦數(shù)值模擬方法(LES)可以得到流場(chǎng)的脈動(dòng)特性,而且兼顧了計(jì)算精度和效率,是一種比較有前途的模擬方法。本文將采用大渦模擬方法(LES)對(duì)壁面射流風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,主要工作及結(jié)論如下:
　?、傺芯苛舜鬁u模擬中網(wǎng)格密度、時(shí)間步長(zhǎng)和亞格子模型等參數(shù)選取對(duì)

3、壁面射流模擬結(jié)果的影響,對(duì)Mclntyre所做的有協(xié)同流的壁面射流試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值建模,并對(duì)各參數(shù)設(shè)置了不同的工況進(jìn)行對(duì)比,分析結(jié)果表明:對(duì)于壁面射流的LES數(shù)值模擬,亞格子模型取Smagorinsky模型,時(shí)間步長(zhǎng)取為1×10-5s,網(wǎng)格滿足y+在1左右時(shí)得到的結(jié)果較好。
　?、诟鶕?jù)參數(shù)分析的結(jié)果,合理地選擇參數(shù),對(duì)Mclntyre所做的有協(xié)同流的壁面射流試驗(yàn)進(jìn)行了LES數(shù)值模擬。數(shù)值模擬得到的平均風(fēng)剖面分布與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好;而

4、雷諾應(yīng)力的變化趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果大體吻合,但數(shù)值偏大。
　?、郾诿嫔淞鞔嬖谄毡榈臒o(wú)量綱規(guī)律,為了驗(yàn)證這種無(wú)量綱特性,將LES數(shù)值模擬得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:LES得到的不同位置的平均風(fēng)剖面進(jìn)行歸一化處理后,相互之間吻合度較高;數(shù)值模擬得到的壁面射流速度峰值衰減以及速度峰值位置的變化等無(wú)量綱規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　?、苎芯苛瞬豢紤]協(xié)同流時(shí)壁面射流的無(wú)量綱規(guī)律,在前面模型的基礎(chǔ)上將協(xié)同流處改為

5、固壁邊界條件進(jìn)行LES數(shù)值模擬。將數(shù)值模擬得到的平均速度分布進(jìn)行歸一化處理,得到的曲線和Eriksson提出的壁面射流平均風(fēng)速的無(wú)量綱規(guī)律吻合的很好;并分析了壁面射流幾個(gè)常用變量之間的無(wú)量綱關(guān)系,結(jié)果顯示在10b-20b范圍內(nèi)數(shù)值模擬得到的結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大,而在大于20b的范圍內(nèi),模擬結(jié)果與通過(guò)大量試驗(yàn)總結(jié)得到的無(wú)量綱規(guī)律吻合很好。
　　⑤壁面粗糙度會(huì)明顯改變壁面射流近壁面區(qū)域的規(guī)律,從而影響整個(gè)流場(chǎng)的規(guī)律。為了研究壁面粗糙