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相似文献
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1.
采用大涡模拟(LES)方法对一个由上风低源排放的烟流在孤立建筑物周围扩散的现象进行了数值模拟。模拟中,离散网格的尺度控制在100倍Kolmogorov湍流尺度的量级以内,亚格子应力由Smagorinsky模型加以模拟,并采用了随机数方法生成符合指定湍流特征的入流边界条件。数值模拟结果表明:建筑物尾流区平均浓度场的分布和大小不仅取决于局地流场的影响,在很大程度上也受到因建筑物阻挡出现的烟流抬升和马蹄涡对烟流的捕获的影响。通过对比风洞试验数据显示:大涡模拟方法能较好地再现气流绕建筑物的流动形态和建筑物周围的浓度分布,因而具有广泛的应用前景。  相似文献   

2.
两个相邻建筑物周围风环境的数值模拟   总被引:9,自引:0,他引:9  
高层建筑物及其群体周围所引起的风环境问题正日益受到人们的重视。本文用数值模拟方法对两幢串列布置高层建筑周围的流场进行了模拟,讨论了建筑物高度、间距比等因素对风环境特性的影响。为了与两个相邻建筑物的流场进行比较,本文同时计算了单个建筑物周围流动的分布情况。数值模拟结果对揭示高层建筑群区域内再生风载荷的形成机理提供了一定的分析方法,为城市规划和高层建筑住宅小区设计提供了一定的理论参考和依据。  相似文献   

3.
运用二维格子Boltzmann方法对台风经过上海陆家嘴超高层建筑群(包括金茂大厦、环球金融中心和上海中心)的流场进行了数值模拟,文中数据采用2012年的"海葵",对台风登陆上海前,登陆上海,在上海达到最大速度以及台风离开上海各时段进行了分析,利用MATLAB得到了各时段不同高度层的速度流场图,研究结果表明:流场中的风速和风压分布情况与建筑物的密集程度和布局密切相关;超高层建筑物的分布需要适当地分散.  相似文献   

4.
王涛  李平  柏劲松  汪兵  陶钢 《爆炸与冲击》2013,33(5):487-493
采用拉伸涡亚格子尺度应力模型对湍流输运中的亚格子作用项进行模式化处理,发展了适用于可压多介质黏性流动和湍流的大涡模拟方法和代码MVFT(multi-viscous flow and turbulence)。利用MVFT代码对低密度流体界面不稳定性及其诱发的湍流混合问题进行了数值模拟。详细分析了扰动界面的发展,流场中冲击波的传播、相互作用、湍流混合区边界的演化规律,以及流场瞬时密度和湍动能的分布和发展。数值模拟获得的界面演化图像和流场中波系结构与实验结果吻合较好。三维和二维模拟结果的比较显示,两者得到的扰动界面位置、波系及湍流混合区边界基本一致,只是后期的界面构型有所不同,这也正说明湍流具有强三维效应。  相似文献   

5.
在湍流数值模拟方法中,大涡模拟方法可以提供丰富的大涡旋信息,已逐渐成为复杂湍流问题数值研究的重要方法。而大涡模拟中,最重要的一环是尽量准确地构建能反映流场物理本质特征的亚格子应力模型。基于该思想,将一种新型的大涡模拟亚格子应力模型-Vreman亚格子应力模型用于高雷诺数三维后台阶流动的求解,计算结果与实验结果进行对比分析结果较吻合,验证了该模型的可靠性。这是对该模型用于无任何均匀流动方向的高雷诺数复杂湍流非定常流动的首次检验,计算结果优于基于传统的Smagorinsky涡粘性的动态亚格子模型。  相似文献   

6.
为了探讨不同壁面的绕流特性,针对粘性流场中,不同壁面诱导的涡脱落现象以及升阻力系数等流场特性进行了格子Boltzmann数值研究。利用基于分子动理论的格子Boltzmann方法(LBM)求解Navier-Stokes方程,实现对流体运动的描述,针对不同的壁面条件,分别采用不同的格子Boltzmann流-固壁面处理方法。采用Half-way反弹边界条件来处理平直壁面,而曲壁面则采用LBM与有限差分法相结合的形式进行处理,计入了壁面与标准网格不重合对结果造成的影响。开发相应的计算程序,计算结果与已发表文献结果吻合良好,验证了数值模型的正确性。同时,探讨了进出口边界与钝体中心的距离对结果的影响。对比分析了不同壁面的绕流模型中升阻力系数、斯托罗哈数和涡量云图等,并进一步研究了雷诺数条件的影响。结果表明,不同壁面的绕流特性具有明显差异,且同时受雷诺数的显著影响;一般地,平直壁面对于来流作出的响应更迅速。  相似文献   

7.
并列圆柱绕流的格子Boltzmann数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用非均匀不可压格子Boltzmann模型对低雷诺数下并列圆柱绕流进行了数值模拟,给出了数值计算结果,分析了间距g对圆柱尾流及升力、阻力的影响,并在此基础上得到了4种尾迹模式.此外,研究了流场的初始扰动对流动分岔现象的影响,发现在适当的扰动下可以很快得到同步同相的尾流.对Re=160和200下圆柱的升、阻力进行了对比,结果表明升力和阻力受间距g的影响大于雷诺数.  相似文献   

8.
为探讨鱼类养殖网箱对周围海域流场的影响,基于雷诺时均方程和Realizable k-ε湍流模型,耦合多孔介质模型,建立了研究鱼类养殖网箱周围流场的三维水动力模型。根据典型养殖场的实际数据,分别对仅网衣作用、仅鱼类作用及网衣和鱼类共同作用下网箱周围流场进行数值模拟。结果表明综合考虑网衣和鱼类的作用时,网箱下游流速衰减最大可达85%,流速约在6.5倍网箱直径处逐渐恢复;与仅鱼类作用和仅网衣作用相比,网箱内部及下游流速衰减程度明显增强,说明单独只考虑鱼或网都不能准确地描述鱼类养殖网箱周围的流场特性,须将二者结合考虑。  相似文献   

9.
三维非均匀介质中弹性波传播的数值模拟   总被引:5,自引:1,他引:4  
提出了一种三维非均匀介质中弹性波传播数值模拟的方法,文中称为三维格子法。该算法是二维格子法(一种二维非均匀介质中P-SV波传播的数值模拟算法)向三维非均匀介质情况的推广。在空间离散上该文方法与有限元方法类似,容许根据连续体的形状和介质分界面任意剖面网格,且自然满足自由表面边界条件。不同于常规有限差分法在各个节点上满足动力学微分方程,该算法通过满足各节点周围格子的整体平衡(积分平衡方程)来对问题进行求解,三维格子法所需的计算机内存及计算耗时与同阶精度的规则网格有限差分法相当。算例表明,该文提出的三维格子法具有较高的精度且可很好地模拟三维复杂形状地表对弹性波的反射和绕射。  相似文献   

10.
波浪破碎卷入气体易对建筑物受力产生压力振荡,了解波浪作用下建筑物附近掺气水流的运动特性是精确计算建筑物受力的前提.基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽,模型采用S-A IDDES湍流模型进行湍流封闭,并采用修正的VOF方法捕捉自由液面,数值模拟了规则波在1:10的光滑斜坡上与直立结构物的相互作用过程,重点分析了结构物附近的水动力和掺气水流运动特性.结果表明,建立的数值模型能精确地捕捉波浪作用下直立结构物附近的自由液面的变化以及气泡输运过程,较好地描述气体卷入所形成的气腔形态以及多气腔之间的融合、分裂等过程;波浪与直立结构物相互作用产生强湍动掺气水流,其运动过程十分复杂;掺气流体输运过程中水气界面周围一直伴随着涡的存在,其中,气泡的分裂与周围正负涡量剪切作用密切相关,且其输运轨迹主要受周围流场的影响;研究揭示了结构物附近湍动能与掺气特性的关系,发现波浪作用下直立结构物附近湍动能的分布与掺气水流特征参数(气泡数量、空隙率)整体呈现一定的线性关系.  相似文献   

11.
《力学快报》2020,10(5):327-332
The transient cavitating flow around the Clark-Y hydrofoil is numerically investigated by the dynamic mode decomposition with criterion. Based on the ranking dominant modes, frequencies of the first four modes are in good accordance with those obtained by fast Fourier transform. Furthermore, the cavitating flow field is reconstructed by the first four modes, and the dominant flow features are well captured with the reconstructed error below 12% when compared to the simulated flow field. This paper offers a reference for observing and reconstructing the flow fields, and gives a novel insight into the transient cavitating flow features.  相似文献   

12.
A finite element method is used to solve the full Navier-Stokes and energy equations for the problems of laminar flow and heat transfer characteristics of air around three isothermal heated horizontal cylinders in a staggered tube bank and around four isothermal heated horizontal cylinders in an in line tube bank. The variations of surface shear stress, pressure and Nusselt number are obtained over the entire cylinder surface, including the zone beyond the separation point. The predicted values of total drag, pressure drag and friction drag coefficients, average Nusselt number, and the plots of velocity flow fields and isotherms are also presented.  相似文献   

13.
Finite-volume, semi-elliptic computations are reported of the three-dimensional flow around a 90° square-sectioned bend for which detailed laser-Doppler measurements have been reported by Taylor et al.1 While the standard k- eddy-viscosity model has been used in the main flow region, in place of the usual “wall functiond”, the mixing-length hypothesis has been employed to resolve the flow in the layer immediately adjacent to the wall. The scheme is successful in predicting the details of the primary and secondary flow fields both within the bend and downstream thereof.  相似文献   

14.
圆柱表面包覆电磁场消涡与增涡实验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用电磁体积力改变流体边界层的结构,用作用于流体边界层上的电磁力进行消涡与增涡控制。交替分布的电极和磁极包覆在圆柱体的表面置于电介质溶液中,简单调整电磁力的时间与空间分布可以方便地控制圆柱绕流的形态。通过理论分析和数值模拟确定了实验控制的关键参数,实现了电磁力消涡和增涡的连续控制,电磁力作用下的圆柱绕流的分离点可以在前驻点和后驻点之间变动。  相似文献   

15.
The central aim of this paper is the development and application of an efficient, iterative methodology for the computation of the perturbation fields induced by harmonic forcing of the linearised Navier–Stokes equations. The problem is formulated directly in the frequency domain, and the resulting system of equations is solved iteratively until convergence. The method is easily implemented to any implicit code that can solve iteratively the steady‐state Navier–Stokes equations. In this paper, it is applied to investigate the flow around a static cylinder with pulsating approaching flow and a cylinder undergoing forced stream‐wise oscillations. All terms of the perturbation kinetic energy equation are computed, and it is shown that perturbations grow by extracting energy from two sources: the underlying base flow field and the externally provided energy that maintains the imposed oscillation. The periodic drag force acting on the cylinder is also computed, and it is demonstrated that Morrison's equation is a simple model that can estimate with good accuracy the amplitude and phase of this force with respect to the approaching flow. The perturbation fields induced by periodic inlet flow (static cylinder) and forced stream‐wise cylinder oscillation are closely related: the velocity fields are identical in the appropriate reference frames, and a simple expression is derived, which links the pressures in the two flow cases. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

16.
绕流是托卡马克装置中液态包层内常见的流动形态,对流场与热量分布有着重要的影响.本文通过直接数值模拟(DNS),研究了不同磁场强度下$Re=3900$的圆柱绕流,分析了磁场强度对于湍流尾迹的影响.无磁场情况下,直接数值模拟的结果与前人的实验及模拟结果吻合很好.圆柱下游的尾迹中,随着流向距离的增大, 流向速度剖面逐渐从U型进化呈V型, 并慢慢趋于平缓,这表明尾迹中的流动结构受圆柱影响逐渐减小.圆柱后方两侧的剪切层中,由于Kelvin-Helmholtz不稳定性的影响,可以清晰地看到小尺度剪切层涡的脱落.通过对无磁场的计算结果施加流向磁场,本文计算了哈特曼数($Ha$)分别为20, 40和80的工况,以研究磁场效应对于湍流的影响.结果表明磁场较弱时,流动依然呈三维湍流状态.随着磁场增强, 近圆柱尾流区受磁场抑制明显,回流区被拉长,剪切层失稳位置向下游转移.圆柱后方的涡结构由于受到竖直方向洛伦兹力的挤压作用,随着哈特曼数的增加尾迹区域逐渐变窄.相比于无磁场情况的涡结构,由于磁场的耗散作用,相应的涡结构尺度变小.该研究不仅扩展了现有磁场下湍流运动的参数范围,对于液态包层的设计及安全运行同样具有重要的理论指导意义和工程应用价值.  相似文献   

17.
B.W. Skews 《Shock Waves》1997,7(6):373-383
The transverse wave patterns and flow fields around double wedge experimental arrangements in supersonic facilities for the study of transition from regular to Mach reflection are examined. Guidelines for the minimum inlet aspect ratio to be used are determined in order to ensure that the reflection point is protected from side influences. A preliminary visualization study of the reflection of the wave systems from two wedges of small aspect ratio, has shown the appearance of a new feature in the transition from regular to Mach reflection, that of a dynamic flow distortion, which is presumed to arise due to three-dimensional adjustments in pressure. It occurs in the vicinity of the 2-dimensional mechanical equilibrium point. Oblique shadowgraph images are used to help visualize the flow system. Received 10 December 1996 / Accepted 24 March 1997  相似文献   

18.
Numerical experiments have been conducted to study the effect of magnetic Reynolds number on the steady, two‐dimensional, viscous, incompressible and electrically conducting flow around a circular cylinder. Besides usual Reynolds number Re, the flow is governed by the magnetic Reynolds number Rm and Alfvén number β. The flow and magnetic field are uniform and parallel at large distances from the cylinder. The pressure Poisson equation is solved to find the pressure fields in the entire flow region. The effects of the magnetic field and electrical conductivity on the recirculation bubble, drag coefficient, standing vortex and pressure are presented and discussed. For low interaction parameter (N<1), the suppression of the flow‐separation is nearly independent of the conductivity of the fluid, whereas for large interaction parameters, the conductivity of the fluid strongly influences the control of flow‐separation. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

19.
翼型绕流的电磁力控制   总被引:3,自引:0,他引:3  
将表面包覆电磁激活板的翼型,按一定的攻角,置于流动的弱电介质溶液中,电磁激活板可 产生作用于流体的切向电磁力(Lorentz力),从而改变流体边界层的结构. 在转动水槽 中,对翼型绕流及电磁力控制下的绕流形态进行了实验研究. 结果表明,未加电磁力时,前 缘涡的脱落点是不确定的,与流场具体条件有关,而后缘涡仅在尖角处脱落. 前缘涡与后缘 涡相互影响,并周期性的脱体,在尾部形成涡街. 施加电磁力后,当力的方向与流动方向相 同时,可以在一定程度上抑制分离,消除涡街,其效果与减小攻角类似. 加反向电磁力时, 则相当于加大攻角,在翼型体的背风面形成涡街.  相似文献   

20.
对分层大气山体绕流的流动模式及扩散输移特性进行了数值模拟。采用隐式时间离散方法在贴体网格系统下求解雷诺平均的N-S方程,计算结果描述出大气流动的特征,证实了分层(以Froude数为特征参数,定义为F=U/NH,U为来流风速,N为Brunt-Vaisala频率,H为山体高度)变化对山体绕流流态的影响。数值结果表明:当Froude数大于4.0时,山体绕流的流动不再依赖于大气分层的变化。当Froude数介于4.0和1.0之间时,流场中出现了Lee波,并随着Froude数的进一步减小,流动分离发生及Lee波破碎现象。同时模型也预测了在各种流动模式下大气中夹杂着的污染物绕山体的传输特性,表明大气的分层现象对污染物的分布有着非常重要的影响。  相似文献   

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