基于大渦模擬方法的數值風洞技術與應用研究.pdf

1、數值風洞是一個具有真實風洞關鍵屬性的氣動數值仿真系統(tǒng)。相對于現場實測和物理風洞試驗,數值風洞具有研究對象不受構造和尺度的影響,可以詳細考察不同參數對繞流場的影響,并可獲得現場實測和風洞試驗無法提供的流場變化信息,模擬的周期短、效率高、費用省等優(yōu)點。近十年來,國內外眾多學者采用數值風洞方法對結構風工程中的諸多問題進行了研究,并取得了很好的研究成果。然而,由于問題的復雜性,采用數值風洞方法進行工程結構抗風設計理論研究,還存在諸多技術與應用問

2、題。本文主要研究內容如下:
　　本文首先基于大渦模擬(LES)方法推導了LES的納維-斯托克斯方程;其次基于有限體積法,采用中心差分格式對三維湍流控制方程進行了離散,獲得了三維控制方程的離散方程;最后對三維離散方程的算法進行了分析,分析了SIMPLE算法的實施步驟與邊界條件的處理方法,并分析了離散方程的迭代方法。在此基礎上,研制了三維數值風洞的網格生成程序和計算程序。
　　采用本文研制的三維數值風洞計算程序對射流流場和SFG

3、7-4型軸流風機外部氣流速度場進行了計算分析,結果表明,射流流場具有一定的自保持性。程序計算結果發(fā)現,按照本文的參數設置,射流流場核心區(qū)的長度為4cm。在0～0.9m之間程序計算結果與軟件模擬結果非常接近,在0.9m~1.0m之間存在一定誤差;同時隨著監(jiān)控點距出口長度的增大,風速逐漸減小。SFG7-4型軸流風機的氣流速度場關于通過風機軸中心線的垂面呈對稱分布,速度峰值沿流向逐漸減小,并向風機軸中心線上移動,當距風機出口距離為3m時,截面