TJ-2风洞大气边界层被动模拟方法的研究

在风洞中正确复现大气边界层流动特性 ,是风洞试验结果可信的必要条件 .据此总结了在同济大学ＴＪ - 2风洞中模拟缩尺比为 1/ 50 0的大气边界层Ａ ,Ｂ ,Ｃ ,Ｄ4类流场的试验研究工作 ,全面考虑了风速剖面、湍流度剖面、脉动风功率谱和湍流尺度 4项指标 ,为进一步进行风洞试验工作提供了基础TJ-2风洞大气边界层被动模拟方法的研究@黄鹏 @全涌 @顾明     

CAARC高层建筑标准模型下击暴流风洞试验

为研究CAARC高层建筑标准模型在下击暴流作用下的响应,采用所开发的基于边界层风洞的下击暴流出流风速模拟试验装置模拟下击暴流稳态风场和瞬变风场,设计并制作了几何缩尺比为λ_L=1∶200的CAARC气弹模型,分别在下击暴流稳态风、瞬态风以及大气边界层B类风场条件下进行了风洞试验研究.结果表明：所模拟的稳态下击暴流风速剖面与经验风速剖面较为吻合;所模拟的瞬态下击暴流风速时程特性、湍流度与已有文献推荐值总体较为吻合;CAARC高层建筑标准模型在稳态、瞬态下击暴流风场作用下,顶部x、y方向位移时程波动较大,与大气边界层B类风场作用下位移时程存在明显差异.     

直流风洞中大比例风场模拟试验

利用尖劈、粗糙元、挡板等被动装置,在湖南科技大学直流风洞中调试不同地貌条件下1:20大缩尺比风场,研究适合低矮建筑缩尺比模型的风洞试验风场,分析尖劈、粗糙元、挡板等被动装置对大气边界层风场的影响.试验结果表明:尖劈迎风面尺寸对平均风速剖面和湍流度剖面影响明显,粗糙元布局对湍流度剖面下部区域影响显著,而挡板的形状及位置对...     

平衡大气边界层的数值模拟和风洞实验

通过了风洞实验和计算流体动力学(CFD)模拟的对比,结果显示CFD模拟风特性剖面与实验结果吻合情况符合工程应用的精度要求,说明CFD模拟的有效性和准确性.在进行与风洞试验对比的数值模拟时,研究了壁面Y+值对模拟结果的影响,说明了数值模拟的准确性需要精细的壁面网格的支持.另外,通过CFD数值模拟无限长风洞构造满足水平均匀性要求的大气边界层流场,模拟结果显示模拟满足水平均匀性要求的大气边界层风剖面与计算风工程中通常使用的风剖面有一定的差异,因此针对此问题需要进一步的研究.     

平面壁面射流风场作用下建筑物表面风压数值模拟

采用平面壁面射流模拟下击暴流的出流段风场,通过协同流模拟下击暴流水平移动,基于计算流体动力学方法,采用雷诺应力模型(RSM)的Stress-Omega模型模拟了稳态下击暴流的平均风剖面,并在风场中建立高层建筑物模型,研究下击暴流风场中高层建筑物表面风压分布特性.结果表明,采用平面壁面射流模型得到的水平速度竖向风剖面与下击暴流理论风剖面以及试验结果吻合较好,壁面射流模型风场中建筑风压分布特征与冲击射流风洞试验一致;迎风面风压系数随着顺流向距离的增加而不断减小,随着射流入流湍流强度的增大而减小.当下击暴流风剖面半高值大于1.45倍建筑物高度时,壁面射流风场中建筑风压分布与大气边界层风场中类似.协同流对结构中下部风压分布影响较大,而风向角对最大风压的影响不大.     

湍流相结构对边界层中标量扩散的影响

在大气边界层风沿和玻璃水槽中进行湍流边界层流动中的标量扩散模拟试验和机理研究。通过流动显示、湍流测量和频谱分析，已表明湍流边界层中的间歇现象在标量扩散过程中起着重要作用。烟雾在大气中的扩散、悬浮污染物质在河流中的扩散都属于湍流边界层中的标量扩散问题。在近源区，标量扩散主要受到各向异性湍流相干结构的影响，结果往往在近源区会出现局部的较高浓度的污染物质。采用流动显示和频谱分析相结合的研究方法，得到了在     

大跨屋盖结构风荷载特性的试验研究

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行风压分布风洞试验.得到了平均风压系数、极小风压系数的等值线图,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压和脉动风压分布特性、相干特性以及相关系数.研究结果表明:负风压主要发生在迎风角区,但在下风向会出现正压力;脉动风压相干性随着频率与距离的增大而减小.     

台风“梅花”近地风剖面变化研究

基于10、20、30和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,主要研究了平均风速、湍流度和阵风因子随高度的变化规律.结果表明,通过公式计算得到的边界层高度随平均风速的增大而增大,平均值为2 063m,远远大于我国规范(GB50009—2001,2002)规定的B类地貌下的边界层高度(350m).当平均风速较大时,大气稳定度参数z/L随平均风速变化较小,基本在区间[-0.1,0.1]内波动,此时大气近似趋于中性.指数率、对数率和Deaves-Harris模型与平均风速实测剖面均吻合较好.参考ASCE7-10中湍流度剖面的表达形式,通过拟合得到了纵向、横向和竖向湍流度随高度变化的经验表达式.另外,对实测阵风因子随高度的变化进行了拟合,拟合结果可以为今后工程设计提供参考.     

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。     

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.     

非光滑叶片对叶栅气动特性影响的实验研究

在低速平面叶栅风洞中对光滑叶片及3种非光滑叶片进行了实验研究,分析了非光滑叶片对叶栅出口流动特性的影响。实验结果表明,采用非光滑叶片改变了叶栅出口旋涡结构及流动分布,使叶栅出口的流场趋于均匀,叶片可以随更大的负荷。     

用ANSYS实现二维翼型风洞试验数值模拟.

基于有限元的ANsYs软件,可以分析二维翼型流场,解决作用于气动翼(叶)型上的升力和阻力,并可以得到流场中翼型表面的压力与速度分布.与此同时,通过对ANSYs的二次开发,编制相关的三分力系数求解模块,得到各系数曲线.现以标模翼型为例,利用此模块得到的三分力系数与NF-3风洞试验值作对比,验证了用ANSYS实现二维翼型风洞数值模拟的可行性.     

旋成体滚转过程中Bistable流场的数值模拟与实验

通过风洞测压与数值模拟研究了旋成体滚转过程。结果表明,侧向力的滚转角效应与模型加工精度有关;位于模型头部尖端一定量级的微扰动不仅能触发非对称,而且促使流场呈现Bistable状态。然而法向力无明显的滚转角效应。研究流场表明Bistable的左右两类涡系在结构上无明显差异,也并非完全的镜像状态。通过控制微扰动的周向位置可以获得期望的非对称多重涡流场。涡系诱导作用增强,对侧向力和法向力都有增值。     

高气压高能放电小型低速风洞的研制

根据高能放电腔的特点以及放电对气体流量、流速和流场的要求,提出了应用于高气压强电离放电的小型低速风洞技术方案。该技术方案在满足流场、流速要求的前提下开展气动设计和结构设计,重点研究了总体结构、气流喷口和收集口的气动与结构设计、动力段气动与结构设计、流速调节控制、电机散热等关键技术。简要介绍了为某单位研制的应用于高能放电的小型风洞。现场应用表明,该小型风洞稳定可靠,是一种实用、有效的高气压高能放电气流循环装置。     

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．     

台风对大跨度钢桁拱桥抗风性能的影响

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法的结果和风荷载规范良态气象风环境参数建议取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了良态和台风2类气象条件下的风环境特征.以地处珠江流域台风多发区的广州新光大桥为例,采用全桥气弹模型风洞试验和基于主梁及肋拱测力试验的3维静风稳定性数值计算等手段,详细分析了中承式大跨度连续刚桁拱桥在2类风环境中平均风位移、风致抖振响应和3维稳定性的差异,分析过程比较了2类气象条件下重现期设计风速、平均风和紊流度剖面等因素对于拱桥抗风性能的影响.     

汽车后视镜流场的试验与数值研究

为了解后视镜的流场特性,以风洞试验与数值计算为手段,对后视镜的压力场与速度场进行测量和计算,并将测量结果与数值计算结果进行比较,评估两者的异同.数值计算结果与风洞试验结果的平均静压与速度、脉动速度的标准差以及自功率谱密度的一致性表明,所使用的数值计算方法具有可行性,能够较为真实地反映出后视镜的流场特性,数值计算结果与风洞试验结果能够相互验证.试验段近地面的平均静压变化反映出后视镜尾部的流动状态,能量耗散最为强烈的地方出现在远离后视镜约1.0倍后视镜直径的区域,回流区域影响范围可达3.0倍后视镜直径.后视镜尾部带有强烈的脉动速度,剪切层侧的速度脉动比其他区域大,个别测点脉动速度标准差数值可达来流速度的0.3倍,它们的主要能量集中在中低频区域.     

低速风洞和桨叶气流的理论计算和实验研究

从建立低速轴流风洞气流的贝努里能量方程出发，根据轴流风机的叶栅理论和相对运动的流体方程，求出经过桨叶的气流的全压力，应用翼型特性曲线，得到气体动力学参数和通过一系列的风洞试验测定气流的阻力系数。应用上述的方程和实验数据，可以计算风洞的压力、流量和功率，理论计算与实验结果基本相符。文中还指出风洞桨叶的安装角严重地影响气体动力学参数和风机的功率。最后给出算例。     

地面热力条件对庭院式建筑内部空气环境的影响

太阳辐射、人员聚集和存在散热设备等通常对庭院式建筑内部敞开空间的热环境产生重要影响.在不同背景风速和地面热力条件下,对庭院内部流场和颗粒污染物浓度分布特征进行了数值模拟计算和讨论分析.结果表明,在背景风速较大时(＞3.0 m/s),地面热力条件对庭院内部气流和粒子浓度分布特征的影响可以忽略;但当背景风速较小时(0.5 m/s),地面热源产生的热压作用对庭院内气流和粒子浓度分布有较大影响.较高的地面散热强度将增加庭院换气率,但同时也存在着庭院下风向建筑内部污染物浓度增加的可能性.     

建筑模型风洞试验阻塞效应研究进展

由于壁面的存在,风洞试验模拟的流场与真实大气的自由流场存在差别.在特定情况下,阻塞效应将对流场和建筑风荷载产生严重影响,导致风洞试验数据产生较大误差.然而,当前结构风工程研究人员对阻塞效应的认识尚且不足.首先,简要介绍了阻塞效应的机理,并归纳了阻塞效应对流场和建筑风荷载的影响.然后,总结了阻塞效应的影响因素(来流特性,建筑的外形、数量和布置方式等),回顾了涉及试验和数值模拟的阻塞效应修正方法,并列出了重要文献中对阻塞比的规定.最后,提出了今后值得研究的方向.