防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件

许栋, 张博曦, 及春宁, 杨海滔, 季则舟, 张志强. 防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
引用本文: 许栋, 张博曦, 及春宁, 杨海滔, 季则舟, 张志强. 防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
XU Dong, ZHANG Boxi, JI Chunning, YANG Haitao, JI Zezhou, ZHANG Zhiqiang. Numerical boundary conditions for simulation of turbulent flow field in the shielding zone behind windbreaks[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
Citation: XU Dong, ZHANG Boxi, JI Chunning, YANG Haitao, JI Zezhou, ZHANG Zhiqiang. Numerical boundary conditions for simulation of turbulent flow field in the shielding zone behind windbreaks[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060

防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件

  • 基金项目:

    国家自然科学基金创新研究群体项目(51621092)

    国家自然科学基金资助项目(51579175, 51009105)

    天津市科技支撑计划项目(16ZXCXSF00020)

Numerical boundary conditions for simulation of turbulent flow field in the shielding zone behind windbreaks

  • Fund Project:
  • 摘要: 防风网后方存在复杂的湍流结构,通过耗散能量、降低风速形成扬尘庇护区。数值风洞是研究防风网流场结构及预测堆场扬尘的重要方法,由于涉及复杂的大气边界层及多孔介质边界问题,建立高精度的数值风洞目前仍是计算流体的难题。通过一系列数值模拟并与物理实验对比分析,研究了影响防风网数值风洞模拟精度的3个边界条件,即紊流入流边界、地面粗糙边界和多孔介质边界。结果表明:计算域入流紊动强度对风场结构模拟结果具有较大影响,紊动不足能够造成高达50%以上的虚假庇护长度;数值风洞地面粗糙高度通过壁面函数影响流场结构,对防风网抑尘效应有较大影响;防风网阻风效果可利用多孔跳跃介质边界模型实现,模型中惯性阻力系数对模拟结果有较大影响,应根据风压损失系数、防风网厚度和雷诺数设定。
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-10-11
许栋, 张博曦, 及春宁, 杨海滔, 季则舟, 张志强. 防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
引用本文: 许栋, 张博曦, 及春宁, 杨海滔, 季则舟, 张志强. 防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
XU Dong, ZHANG Boxi, JI Chunning, YANG Haitao, JI Zezhou, ZHANG Zhiqiang. Numerical boundary conditions for simulation of turbulent flow field in the shielding zone behind windbreaks[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060
Citation: XU Dong, ZHANG Boxi, JI Chunning, YANG Haitao, JI Zezhou, ZHANG Zhiqiang. Numerical boundary conditions for simulation of turbulent flow field in the shielding zone behind windbreaks[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2825-2832. doi: 10.12030/j.cjee.201806060

防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件

  • 1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072
  • 2. 中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222
  • 3. 格瑞天津科技发展有限公司,天津 301802
基金项目:

国家自然科学基金创新研究群体项目(51621092)

国家自然科学基金资助项目(51579175, 51009105)

天津市科技支撑计划项目(16ZXCXSF00020)

摘要: 防风网后方存在复杂的湍流结构,通过耗散能量、降低风速形成扬尘庇护区。数值风洞是研究防风网流场结构及预测堆场扬尘的重要方法,由于涉及复杂的大气边界层及多孔介质边界问题,建立高精度的数值风洞目前仍是计算流体的难题。通过一系列数值模拟并与物理实验对比分析,研究了影响防风网数值风洞模拟精度的3个边界条件,即紊流入流边界、地面粗糙边界和多孔介质边界。结果表明:计算域入流紊动强度对风场结构模拟结果具有较大影响,紊动不足能够造成高达50%以上的虚假庇护长度;数值风洞地面粗糙高度通过壁面函数影响流场结构,对防风网抑尘效应有较大影响;防风网阻风效果可利用多孔跳跃介质边界模型实现,模型中惯性阻力系数对模拟结果有较大影响,应根据风压损失系数、防风网厚度和雷诺数设定。

English Abstract

参考文献 (15)

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