大气边界层风洞实验的物理模型

从基本相似原理出发,提出理论上精确相似的5个无量纲参数和边界条件,具体针对大气边界层环境风洞实验的特点,对各个无量纲参数及边界条件进行了详细的分析研究,得出大气边界层环境风洞实验主要应遵守的各无量纲参数和边界条件的相似准则,为大气边界层环境风洞实验提供了理论根据.     

环境风洞的模拟技术研究

在环境风洞中模拟大气边界层是大气污染对流扩散试验研究的前提．根据环境风洞污染扩散试验的特点，通过试验调整大气边界层模拟装置，实现了在环境风洞中模拟部分大气边界层，并通过湍流结构确定了模拟比尺，当大气边界层得到正确模拟时，在环境风洞中模拟污染扩散和在大气边界层中的实际情形相似。     

森林冠层上空标量的湍流-方差关系不相似原因的探析

通过对大气边界层外场观测资料进行分析，计算了温度、水汽和二氧化碳浓度的湍流方差函数.结果表明：水汽和二氧化碳浓度的湍流方差相似函数比温度要分散，并且独立于稳定度，说明在森林冠层上空的大气湍流运动中，热、水汽和二氧化碳的输送是互不相似的.文中对这种不相似现象的可能原因进行了初步的研究和探索，以期为将来更进一步的深入研究奠定基础.     

建筑风环境模拟及其舒适性判断

某些建筑布局会引起很强的局部风，带来不舒适的风环境问题，通过风洞模拟试验研究可以解决这一问题。从大气边界层模拟、建筑模型风洞试验、风统计特性、风环境舒适性判断等方面介绍了几种风环境风洞模拟研究方法。     

均质储层球向渗流模型及其Laplace空间解

针对均质储层中球面径向渗流模型,利用Laplace变换,获得了在考虑井筒储集和表皮系数的井底条件和各种外边界(定压、封闭、无穷大)条件下的无量纲储层压力和井底压力的Laplace空间解,并剖析了解的相似结构和相似核函数的构成和固有特征.相似核函数仅与渗流基本微分方程的2个线性无关的解及外边界条件有关,而与内边界条件无关...     

大气边界层风场模拟及测试技术的研究

总结了同济大学土木工程防灾国家重点实验室使用挡板、二元尖塔、分布粗糙元和格栅这几类模拟装置,在ＴＪ-1,2,3小、中、大三种类型风洞中模拟大气边界层流场的实践经验.除了纵向风场特性,还首次报道了在大气边界层风洞中测得的横向和竖向风场的特性,所得结果令人满意.最后还报道了一种新型的行人高度风环境探头大气边界层风场模拟及测试技术的研究@黄鹏@施宗城@陈伟@顾明     

湖南大学风工程试验研究中心

湖南大学风工程试验研究中心的大型边界层风洞长54米、宽18米包含，二个试验段，高速试验段长17米、宽3米、高25米，最大风速58米/秒，可进行汽车模型、桥梁节段模型均匀流风洞试验，可以模拟大气边界层风特性，进行桥梁节段模型风洞试验，高层建筑抗风试验；低速试验段长15米、高44米、宽55米，可进行边界层内大跨度桥梁全桥模型抗风试验，高层建筑群、大跨结构和高耸结构抗风试验、人行高度风环境试验等，是国内同类型风洞中尺寸最大、功能最强的边界层风洞。     

谱方法求解变黏度磁流体的边界层流动问题

以变黏度不可压缩磁流体为研究对象,研究稳恒磁场作用下磁流体外掠低温无渗透平板时,由于平板的水平拉伸引起的周围磁流体边界层内的层流流动和传热变化.首先采用相似原理对原控制方程组进行降维和无量纲化处理,并利用谱方法进行数值求解.设磁流体的黏度随温度线性变化,在不改变流场和温度场边界条件的前提下,研究了流体黏度变化参数、电磁参数和普朗特数对无量纲速度和无量纲温度的影响.把采用谱方法得到的结果与四阶龙格库塔法比较,验证了谱方法具有较高的数值稳定性和指数收敛特性.     

变壁温平板空气强迫对流边界层扩展方程及相似解

从控制真实流体流动的NS方程出发，在一种新的近似假设基础上，推得了变壁温平板空气强迫对流边界层扩展方程的数学模型，对其中的动量方程和能量方程进行了相似性生理和数值求解，给出了壁面温度呈指数规律变化时的无量纲速度，温度分布曲线。该结果在中，小雷诺数范围内较传统边界层方程的计算结果具有较好的准确性。     

基于标准k-ε模型的平衡大气边界层研究

平衡态大气边界层的精确模拟是计算风工程研究中的一项重要且容易被忽视的工作。文章基于标准k-ε模型的控制方程,对大气边界层的平衡条件作出适当假设,总结了与剪应力相关的入流边界条件的通用形式。为实现大气边界层的自保持,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项使入流边界条件与湍流模型相协调,并对顶部和底部边界条件施加剪应力修正;然后,分别以二维缩尺和足尺模型为例进行了平衡大气边界层的模拟。研究发现,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项对改善大气边界层的自保持产生了不可忽略的影响,在顶部和底部施加剪应力能较好地改善顶部和底部大气边界层的自保持效果,通过同时添加源项和施加剪应力能很好地实现大气边界层的自保持。     

大气边界层风洞的风机动力系统优化设计

为满足风洞实验模拟真实野外大气边界层的要求,提出了双风机驱动的风机动力系统方案,并采用数值风洞技术对双风机的3种不同布置方案和单风机驱动条件下风洞内定常边界层流动特性及风机系统动力性能进行了对比分析。数值模拟结果表明:3种双风机动力系统方案均可满足风沙迁移全领域的风速要求;相比之下,双风机两端分布的设计方案在保证低惯性的前提下,使风洞内边界层流动最大风速和湍流度值最高可达54.28 m/s和13.46%,是单风机驱动情况下的176.60%和141.83%,更适于进行野外风沙迁移乃至沙尘暴过程的风洞模拟,是4种风洞动力系统设计方案中最优化的结果,可应用于现有沙风洞的升级改造。     

建筑风环境模拟及其舒适性判断

某些建筑布局会引起很强的局部风,带来不舒适的风环境问题,通过风洞模拟试验研究可以解决这一问题.从大气边界层模拟、建筑模型风洞试验、风统计特性、风环境舒适性判断等方面介绍了几种风环境风洞模拟研究方法.     

6参数塔层风廓线模式

提出一个含６个参数的塔层风廓线模式,这６个参数由相似理论和满足边界层运动方程的条件来确定,因而动力学上是合理的．根据近地层的通量便能确定这６个参数,而近地层通量又可由近地层二高度上的风,温确定,因而本模式具有实用价值．用大气所气象塔有限资料验证,廓线模式达到了一定的精度,优于前人结果．     

中性大气功连层模拟试验调试方法研究

风洞模拟试验是风工程研究的一种重要手段，在风洞中正确复现大气边界层流动特性，对高层建筑和高耸结构的风载和风试验有十分重要的意义，多年来一直是风工程蜀学者所密切关心的问题，本文总结了同济大学土木工程防灾国家实验室在风洞试验中模拟大气边界层流场的实践经验，并提出了完整的实用的模拟方法。     

中性大气边界层模拟试验调试方法研究

风洞模拟试验是风工程研究的一种重要手段．在风洞中正确复现大气边界层流动特性，对高层建筑和高耸结构的风载和风振试验有十分重要的意义．多年来一直是风工程界学者所密切关心的问题．本文总结了同济大学土木工程防灾国家实验室在风洞试验中模拟大气边界层流场的实践经验，并提出了完整而实用的模拟方法．     

大气边界层湍流积分尺度的分析方法

分析了大气边界层风洞中模拟湍流和实测大气湍流的积分尺度，通过风洞中的模拟湍积分尺度分析，检验了Taylor假设的合理性，并比较了五种常用方法的计算结果，确定出合适的分析方法；利用自相关函数直接积分和自拟合模型（AR模型）的方法分析了实际大气湍流的积分尺度，结果证明自相关函数直接积分的方法最为简便合理。     

分形介质中球向渗流模型解的相似结构

本文针对分形介质储层中球面径向渗流模型,利用Laplace变换,获得了在考虑井筒储集和表皮系数的井底条件和各种外边界条件下的无量纲储层压力和井底压力的Laplace空间解;并通过深入地分析,发现并研究了解的相似结构和相似核函数的特征.本研究给编制试井分析软件带来了极大的方便,也是渗流力学理论的新进展.     

大气边界层风场模拟及测试技术的研究

总结了同济大学土木工程防灾国家重点实验室使用挡板、二元尖塔、分布粗糙元和格栅这几类模拟装置,在小、中、大三种类型风洞中模拟大气边界层流场的特性,除了纵向风场特性,还首次报道了在大气边界层风洞中测得的横向和竖向风场的特性,所得结果令人满意,最后还报道了一种新型的行人高度风环境探头。     

相似准则数值优化方法及其应用

提出了复杂流动相似准则的数值优化方法,即通过敏感性分析,从众多无量纲参数中筛选控制流动的主要相似参数.给出了敏感因子的定义,讨论了敏感因子与无量纲量间的依赖关系.并利用该方法对油藏渗流的相似准则进行研究,与理论分析进行对比,得到完全一致的结论.进一步对模型与原型压力分布的误差进行了合理的解释.最后分析了流动参数对敏感因子的影响,发现复杂流动的主要相似准则可能随实际流动参数的不同而变化.     

无漂移的可压缩湍流边界层数据的生成

本文描述了一种用于生成时间相关的三维可压缩湍流边界层数据的数值方法.该方法最早始于Lund的应用于不可压缩湍流边界层的Rescale方法,后来Urbin,Stolz等人又分别将该方法推广到了可压缩湍流边界层.其基本思想是将下游提取的边界层数据通过van Driest变换和修正Crocco关系式来建立湍流边界层内外层的速度和温度相似律,根据该相似律分别构建入口处内外层的流动参数,然后将内外层参数通过权函数加权合成为入口条件.Sagaut指出,Urbin和Stolz提出的Rescale方法存在着边界层漂移问题,入口处的Re数无法固定的缺点.本文直接给定入口处的名义厚度和动量损失厚度来固定入口处的来流Re数,为了解决相应的入口条件超定问题,首先采用动量损失厚度来无量纲化边界层外层法向距离,然后将权函数中的常数设置为一个优化变量,通过对该变量的设计将内外层参数加权合成为入口剖面,使得生成的入口边界条件同时满足给定的名义厚度和动量损失厚度.最后,将该方法成功应用于M∞=3的可压缩湍流边界层数据的生成,计算结果和DNS结果保持一致,充分说明了方法的可行性和适用性.