基于边界层风洞的下击暴流稳态风场特性数值模拟

发布时间：2024-02-20 12:29

　　针对下击暴流稳态风场模拟问题,基于计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),首先分别采用二维、三维冲击射流模型对下击暴流风场进行数值模拟,对下击暴流风场特性进行研究.在此基础上,根据下击暴流对桥梁结构作用主要受水平风速影响的特点,采用二维数值模拟方法对边界层风洞中设置倾斜平板模拟下击暴流水平风速风场进行了研究.最后,设计并加工了边界层风洞下击暴流水平风速模拟试验装置,在边界层风洞中进行了下击暴流水平风速风场模拟试验,并将数值模拟结果与试验结果和已有文献结果进行了比较.结果表明:下击暴流风场的二维冲击射流模型模拟结果与三维冲击射流模型模拟结果吻合较好,即二维冲击射流模型是一种有效的下击暴流风场简化模拟方法;在边界层风洞中设置倾斜平板所模拟的下击暴流水平风速风场数值模拟结果和风洞试验结果具有较好的一致性,并与冲击射流模型数值模拟结果和现场实测结果均吻合较好,即在边界层风洞中设置倾斜平板可模拟下击暴流水平风速稳态风场特性.

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

图1计算域示意图

参考文献[24]确定二维冲击射流模型计算参数，即采用H/Djet=4（喷口直径Djet=600m，喷口距壁面距离H=2400m），计算域整体尺寸为10Djet×10Djet进行数值模拟.为简化计算，选取对称一侧区域进行计算，计算域示意图如图1所示.分别采用剪应力输送湍流模型....

图2网格示意图

为进行网格无关性检验，采用了3套网格进行计算，具体网格参数如表1所示，网格示意图如图2所示.计算域边界条件设置如下：速度入口边界（Velocityinlet），来流风速Ujet=9.6m/s；计算域右侧、上侧为压力出口边界（Pressureoutlet）；对称轴处设置为对称....

图3网格无关性检查计算结果

图4、图5所示分别为二维冲击射流模型模拟得到的不同时刻流场速度云图.由图4、图5可知两种模型计算得到的流场变化情况接近，初始时刻均产生了初始旋涡，随着时间推移开始冲击地面，产生沿水平方向的流动，同时产生了次生涡旋.将计算周期内计算结果进行平均处理，得到两种湍流模型不同位置处水平风....

图4流场不同时刻速度云图（雷诺应力湍流模型RSM)

将计算周期内计算结果进行平均处理，得到两种湍流模型不同位置处水平风速竖向平均风剖面.选取距离径向位置r=1Djet以及r=1.5Djet处水平风速竖向平均风剖面，如图6所示.由图6可知，两种湍流模型计算结果相近，SSTk-ω湍流模型峰值速度要大于RSM湍流模型，其沿径向移动相比....

本文编号：3904165