计算风工程中基于κ-ε系列湍流模型的数值风场

以同济大学TJ-2风洞模拟的缩尺比为1:300的B类风场为来流边界条件,通过调整湍流模型常数和物理粗糙高度,详细讨论了基于标准κ-ε湍流模型的大气边界层的数值模拟方法.作为数值模拟方法的应用,结合作者提出的修正的壁面函数,基于标准κ-ε湍流模型、MMKκ-ε湍流模型和Realizableκ-ε湍流模型,给出了B类和D类数值风场.数值模拟结果表明:对于粗糙度比较小的风场,现有的标准壁面函数可以实现大气边界层的模拟;而对于粗糙度比较大的风场,采用修正的壁面函数可以获得更好的结果.数值风场基本满足现行的建筑结构荷载规范关于平均风速和湍流强度的规定.     

两自由度椭圆柱体涡激振动的数值模拟

摘要：利用作者编制的基于松耦合方法求解气动弹性问题的程序,对高雷诺数条件下椭圆柱体的涡激振动进行了数值模拟。椭圆柱体的长短轴比接近2,来流和长轴垂直。数值结果表明：尽管椭圆柱体在横向和流向的动力参数不同,结构振动仍以横向振动为主;和圆柱以及方柱一样,两自由度椭圆柱体的涡激振动同样存在流向锁定和横向锁定,并且随着折减风速的增大,旋涡脱落模式从异相2S变化为同相2S。     

上游切角倒角小间距比串列方柱大涡模拟研究EI北大核心CSCD

串列双方柱在小间距比情况下会存在一定的遮挡效应,而上游方柱角部形状改变对其遮挡效应的影响有待以进一步明晰。以间距比(方柱中心距与边长的比值)为2.0的串列双方柱为对象,分别对标准方柱、上游方柱切角和倒角处理(角部变化率10%)3种工况,进行了非定常绕流大涡模拟研究。数值模拟中采用均匀平滑流场,不考虑来流紊流,以来流平均风速和方柱边长定义的雷诺数为22 000。通过串列标准方柱大涡模拟结果与文献试验结果的对比,验证了该方法及参数设置的有效性;详细对比分析了方柱的平均、脉动气动力系数和风压系数分布等,对上下游方柱周边测点的脉动风速谱进行了对比分析,还结合方柱周边的时均和瞬态流场进行了机理分析。结果表明,上游方柱切角、倒角改变了流动分离点,剪切流扩散角变小,分离涡更贴近壁面,影响了下游方柱的流动再附,减弱了方柱平均与脉动风荷载,其中上游方柱切角处理更为显著地降低了流向平均风荷载,而倒角处理则表现为减弱横风向脉动风荷载。     

三维压电介质界面裂纹的边界积分-微分方程

基于三维两相横观各向同性压电介质的基本解和压电介质的Somigliana恒等式，利用发散积分的有限部理论，建立以裂纹面上的不连续位移和不连续电势为基本未知量的三维压电介质界面裂纹问题的超奇异积分－微分方程组，其中的积分核具有O（1/r^2）阶的奇异性。当两相材料退化为均质材料或单相材料时，方程组中的微分项的系数为零，从而积分－微分方程组退化为已有的均质压电材料的超奇异边界积分方程。     

数值模拟大气边界层中解决壁面函数问题的方法研究

在雷诺平均N-S方程湍流模型框架内,壁面函数常用来模型化壁面附近的低雷诺数流动。探讨基于标准湍流模型数值模拟大气边界层中出现的壁面函数问题。在已有标准壁面函数基础上,通过增加一个附加项来模型化地表上面建筑结构等粗糙元由于大小不一、错乱分布对地表附近空气流动产生的附加影响。通过模拟缩尺比为1∶300的具有较大空气动力学粗糙长度的中性大气边界层,以及缩尺比为1∶50的TTU低矮建筑模型在中性大气边界层内的绕流,对附加项的有效性和使用场合进行评估和说明。结果表明:附加项对于解决壁面函数问题,即在计算域内保持来流边界条件是必要的。     

上海陆家嘴区域建筑群风环境数值模拟研究

采用风洞试验和数值模拟相结合,对上海陆家嘴区域高度简化的建筑群风环境进行研究,重点对数值模拟方法的可靠性进行验证,同时还对风场类型对建筑群风环境的影响进行初步分析。结果表明：由于使用修正的壁面函数,来流边界条件得到较好的模拟,进一步提高了数值模拟方法的可靠性;地面附近D类风场的风速比大于B类风场的风速比。沿来流方向,建筑物迎风面的两侧以及两建筑物之间出现高风速比区域,而在建筑物上游和下游出现低风速比区域,这分别是由于分离流、沟道效应、驻点效应和遮挡作用引起的。     

上游切角倒角小间距比串列方柱大涡模拟研究

串列双方柱在小间距比情况下会存在一定的遮挡效应,而上游方柱角部形状改变对其遮挡效应的影响有待以进一步明晰.以间距比(方柱中心距与边长的比值)为2.0的串列双方柱为对象,分别对标准方柱、上游方柱切角和倒角处理(角部变化率10％)3种工况,进行了非定常绕流大涡模拟研究.数值模拟中采用均匀平滑流场,不考虑来流紊流,以来流平均...     

振动圆柱绕流气动力系数的数值模拟研究

给出了在锁定状态下不同振动条件时气动力系数变化的计算结果及其机理分析。首先给出固定圆柱绕流气动力系数的数值模拟结果；其次，在特定的频率比条件下，计算了升力系数均方根值和平均阻力系数随振幅的变化，并从圆柱的底部压力系数和漩涡生成长度两方面对这种变化进行了机理分析。     

大跨度三心柱面网壳风压分布试验研究

通过大气边界层风洞刚性模型同步测压试验,对大跨度三心柱面网壳表面风压分布特性进行了研究。根据试验结果分析了结构不同风向下的平均和脉动风压分布、典型测点脉动风压谱以及相关性等。结果表明:风向角对网壳表面风压分布有较大的影响,一般情况下,结构迎风面为正压区,顶部为负压区,尾流区受分离、涡脱和再附等特征紊流影响明显;结构的边沿处受柱涡、锥形涡影响明显,风压梯度变化剧烈。迎风面大部分区域脉动风压功率谱类似于典型的纵向风湍流谱,呈单峰形状,主要激励为来流湍流;边沿处风压谱受特征湍流影响明显。结构表面相关性随测点间距离的增加而不断减小;风向不同,相关性衰减差别较大。     

阻塞率对表面风压系数影响的数值模拟

以同济大学T J-2风洞模拟的缩尺比为1∶50的B类风场为目标,给出了基于标准k-ε湍流模型的数值风场.作为数值风场的一个应用,对TTU模型的定常绕流进行模拟,并与风洞试验以及现场实测结果进行比较,重点探讨了阻塞率对表面风压系数的影响.结果表明:对于TTU模型的屋顶和背风面,阻塞率增大可导致风压系数绝对值有增大趋势;对于TTU模型的迎风面,由计算域侧面引起的阻塞率增大,导致风压系数有减小趋势,而由计算域顶面引起的阻塞率增大,则导致风压系数有增大趋势.