基于FLUENT的活动板房室内沙尘浓度分布规律数值模拟

发布时间：2020-10-16 22:37

　　 在中国,土地荒漠化的形式十分严峻,根据调查结果表明:我国有将近27%的土地面积受到土地荒漠化的影响,每年因荒漠化造成的损失非常巨大。随着西部大开发战略在我国的实行,大西北已然成为国家重点投资建设的地区,而对西北方向的荒漠治理以及开垦已经成为我国当今最主要的课题之一。目前,在建筑领域,对沙漠内的建筑在风沙流作用下的研究非常少,本文通过对沙漠内的活动板房以及周边风场情况进行详细调查,并运用大型软件FLUENT对活动房内的通风情况,以及沙粒吹入室内后的浓度分布进行数值模拟。主要研究如下:1.收集相关文献,对前人的研究进行总结,认识风沙流对沙漠内建筑的危害。在流体动力学及风沙物理学的理论基础上,学习大型商业软件FLUENT,对活动房内的风场以及风沙共同作用下沙粒浓度变化进行数值模拟。2.利用FLUENT软件对活动房内的进风流场进行了模拟,采用标准化k??模型,确定边界条件以及各类参数,对三维活动房内的流场进行数值模拟,研究室内风场的速度分布规律。3.基于气-固两相流理论,利用FLUENT软件,设置k??模型和离散相模型,模拟对室内通风及喷入沙粒后,沙粒在重力的作用下沉降在地面,沙粒在地面的浓度分布和变化,为了更加准确地研究地面沙粒的分布规律,将活动房地面沿坐边轴X方向详细划分为5个基准面,观察沙粒的最高浓度在这几个面上随时间的变化规律。4.在不改变其他固定参数的情况下,改变喷入室内的沙粒的质量流率及风速,观察在不同质量流率下,沙粒在室内最高浓度随时间的变化曲线,以及在不同风速下,观察沙粒排出的时间,分析沙粒的排出效率。对进一步研究沙漠内建筑物的集沙问题有一定的工程应用意义和参考价值。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P425.64
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 风沙运动的研究发展过程与趋势
    1.3 计算风工程的研究现状
        1.3.1 风沙流的数值模拟
        1.3.2 粉尘浓度的数值模拟
    1.4 沙漠建筑以及居住地室内的防沙措施
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 湍流模型及颗粒运动方程
    2.0 引言
    2.1 大型软件FLUENT的简介
    2.2 湍流模型的概述
    2.3 气固两相流模型
    2.4 颗粒的运动特性
    2.5 风沙流的结构特征
        2.5.1 沙粒浓度随高度分布
        2.5.2 风沙流风速廓线
        2.5.3 输沙率
    2.6 本章小结
第三章 活动房内风场的数值模拟
    3.1 几何模型的建立
    3.2 计算网格的划分
    3.3 求解参数以及边界条件的设定
    3.4 计算结果分析
    3.5 本章小节
第四章 活动房内沙粒浓度分布规律的数值模拟
    4.1 风沙流数学模型的选择
        4.1.1 气固两相流的数学模型
        4.1.2 离散相模型（DPM）
        4.1.3 沙粒运动数学模型的假设
    4.2 参数设置及边界条件设定
        4.2.1 沙粒的粒径分布
        4.2.2 离散相边界层的设定
        4.2.3 离散相模型的参数设置
    4.3 活动房内风沙流场的迭代计算
    4.4 活动房内风沙流的数值模拟
    4.5 沙粒被风场带入室内后的浓度分布及变化规律
    4.6 地面沙尘最大浓度的变化规律
    4.7 不同质量流率下沙粒最高浓度随时间的变化规律
    4.8 不同风速下沙粒最高浓度随时间的变化规律
    4.9 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢

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本文编号：2843868