大气边界层的风洞模拟

本文通过比较大气边界层与不同比尺的模型实验，研究了风洞模型实验中的比尺效应。结果表明，大气边界层粗糙高度的比尺应当和边界层厚度比尺相等。边界层厚度的比尺在２００～４００之间时可以得到最好的速度分布的相似性，表面压强分布主要依赖于边界层比尺而与建筑物几何比尺关系不大。如果正确选择了粗糙高度比尺，扩散系数比尺和边界层厚度比尺相同。     

联合王国的射流技术研究(摘译)

除商品元件及装置的应用的发展工作外,联合王国正在下列主要方面进行研究: (1)新型逻辑元件的发展。     

大气边界层内羽流扩散研究

主要研究了高架点源的污染,即``羽流扩散'. 由于大气边界层内的湍流运动,引 起污染物扩散的主要因素是湍流扩散, 研究湍流扩散有两种基本方法：统计理论和梯度理论. 采用拉格朗日粒子扩散模型 (Lagrangian particle dispersion model, LPDM)来评价羽流扩散的平均浓度,分别计算了表征扩散程度的3个参数：沿烟轴方向的 着地浓度、水平方向的羽流扩散宽度和垂直方向的羽流扩散宽度. 从计算结果和风洞实验的 数据对比来看,用该模式可以较好地模拟大气边界层内复杂气候条件下的羽流扩散.     

一类平衡大气边界层边界条件研究

基于标准k-ε湍流模型,首先利用湍流粘度方程和剪切应力在整个边界层内恒定的假设,推导出一类耗散率表达式,并根据常用的湍动能入口剖面方程以及平均风速剖面方程,计算获得相应的耗散率方程;然后在输运方程中添加自定义源项,通过已经确定的平均速度方程、湍动能方程、耗散率方程计算得到相应输运方程的自定义源项表达式,并进行空风洞数值模拟,从而得到了一类满足平衡大气边界层的来流边界条件．通过将这种边界条件与由湍流平衡条件得到的边界条件进行比较,表明本方法获得的边界条件更适用．并且,本方法无需考虑修正壁面函数和修正湍流模型常数,因而计算更为简单,可为平衡大气边界层的研究提供一种新的思路．     

大气边界层模拟的湍流相似

大气边界层的风洞模拟,是目前研究建筑物风载,污染质的大气扩散,以及解决某些环境科学和军事科学中大型课题的重要手段之一。在许多国家,风洞模拟已成为环境部门设计大型工程、林区、厂区和城区规划的主要依据。最初的大气边界层模拟装置,仅考虑形成一定的平均风速廓线,并未考虑到气流的湍流特性。微气象学的研究表明,大气的湍流特性是影响扩散的主要因素。特别是Monin和Obukhov通过大量实测资料提出大气表面层中的相似性理论,成为研究大气扩散的重要依据。从50年代开始,一些研究大气扩散和建筑物风载问题的长实验段风洞相继筹划和建立。其中较著名的有,美国科罗拉多州立大学的1.8米×1.8米×30米的回流式长实验段气      

大气边界层流场的模拟与大气边界层风洞

动态风荷载测试数据的可靠性依赖于大气边界层流场的正确模拟。本文根据作者在ＦＤ－４大气边界层风洞中,进行大气边界层流场调试时,就如何准确模拟自然风的四个参数方面所积累经验的总结。     

乌克兰科学院力学研究所50周年(摘译)

1969年是乌克兰科学院力学研究所成立的50周年。1919年它的建制属于乌克兰科学院,是第一个技术专业研究所。所名起初为工程力学研究所。1929年改名为结构力学研究所,1959年由于研      

非均匀下垫面上大气边界层研究进展

非均匀下垫面对大气边界层影响的研究是环境流体力学的重要课题之一。本文综述了这一领域的近期进展。      

大气边界层的一些空气动力学特征

本文在定常和中性温度层结条件下,首先介绍了均匀平坦地面上大气边界层的一些空气动力学特征,并将大气边界层与一般空气动力学边界层作了比较。然后介绍了地面粗糙度分布有阶跃变化以及非平坦地形上的大气边界层特征。文中说明,气流的平均流场结构以及湍流特性与均匀平坦地面的情形相比有显著不同。最后,提出了一些有待今后进一步研究的问题。      

基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟

通过拟周期边界条件、布置粗糙元和添加随机扰动等措施实现了大气边界层风场的LES模拟。对可能影响数值模拟结果的网格密度、粗糙元高度、随机数大小、随机数赋值方向及范围等主要参数进行分析,确定其影响规律,并据此生成满足目标要求的四类不同地貌大气边界层风场。结果表明,本文的模拟结果满足结构抗风计算的要求,验证了本文所采用的数值模拟方法的可行性,为后续进行结构绕流的大涡模拟提供了有价值的来流生成方法。     

大气边界层湍流扩散的实验室模拟问题

对模拟大气流动的相似准则进行了评述,发现雷诺数的独立性概念是很有用的,在足够高的雷诺数下几何相似的流动就相似,为了获得不同尺度湍流对扩散作用的清晰概念,讨论泰勒扩散方程谱的形式是很必要的,作为烟云扩散的研究,不仅要适当地模拟湍流强度的分量,而且要求模拟每一个分量的谱,考虑到谱分量对扩散的重要性,本文详细地描述了在风洞中模拟谱的测量,有关齐鲁石化公司大气污染扩散的模拟试验当作一应用实例进行了描述。     

基于雷诺应力模型的平衡大气边界层模拟

基于雷诺应力湍流模型（简称RSM模型）,研究了平衡大气边界层风场数值模拟问题．假设流体不可压,且不计雷诺应力输运方程中的对流项、浮力产生项、系统旋转产生项和扩散项,在准各向同性的条件下,推导出RSM模型湍动能k的表达式是标准k-ε模型k常数表达式的0.893倍．考虑k沿高度变化的修正,根据在标准k-ε模型中满足水平均匀性的湍流来流边界条件,提出在RSM模型中产生平衡大气边界层的湍流来流边界条件．基于空风洞的数值模拟结果表明,与工程上常用的湍流来流边界条件相比,基于本文提出的湍流来流边界条件得到的风场水平均匀性更优,且在整个流域内,得到的雷诺应力剖面更合适．从而验证了该湍流来流边界条件的适用性．     

在1.4米航空风洞中模拟大气边界层

在风洞中正确模拟大气边界层的流动特性是风工程风洞试验结果可信的必要条件,本次试验研究的目的是在短试验段的航空风洞中建立大比例的大气边界层模拟流场。通过适当的方式延长1.4m×1.4m航空风洞的试验段长度,并利用尖塔、粗糙元等边界层发生装置,在该风洞中建立了边界层流场,测量了流场的平均风速剖面、湍流强度剖面、脉动风速的自相关系数、风谱等参数,讨论了湍流积分尺度的处理和大气边界层几何模拟比例的确定,用谱拟合法和自相关系数积分法求出了湍流积分尺度。结果分析表明:试验所得流场是合理的大气边界层模拟流场,其平均风速剖面幂指数α=0.3,大气边界层模拟比例为1∶500,为后续的建筑物模型动态风荷载试验提供了前提条件。     

大气运动不稳定的变分原理(Ⅰ)

本文利用非线性基本方程组和变分原理研究旋转大气运动的不稳定性问题。文中所用方法是普遍适用的,对各种可能的基流模型都可获得其不稳定性判据。例如:适合于正压或斜压、分层或连续模型以及准地转模式或原始方程组;基流可以是带状或非带状的(即平行流或非平行流),定常的或非定常的。 虽然基流具有多样性,但它们在由相应的不变泛函所决定的空间内都是驻点(临界点)。如果在相应的泛函中将角动量守恒包括进去,那么基流可以是非定常流。 无论线性或非线性二阶变分都给出不稳定性判据。但尤其值得一提的是,本文第一次得到关于非定常基流,地形扰动流和非地转流的不稳定性判据。 同时本文也指出了线性理论和我们发展的变分原理所得到的不稳定性判据之间的差别,该差别说明用非线性基本方程组的重要性。 在最后一节,将该理论推广到流体不具有有限能量,因而变分原理不能直接应用的情况,如卢平面,然而广义的Liapounoff函数仍然可以在变分考虑下得到。      

大气运动不稳定的变分原理(Ⅱ)

<正> 7 分层流模式 假设有J薄层均匀流体,其上边界面、密度和速度分别由Z_k;ρ_k和V_k表示,k=1,2,…,J(图3)。我们有如下的基本方程组 (曾庆存,1979):      

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高$Re$数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.      

非定常温度边界层

关于非定常边界层,除了周期运动之外,一般研究两个极端情况:一是近似为定常的情况,解可展为级数,零级近似是定常解,小参数 ...     

表面曲率对边界层的影响与边界层外缘附近的连结问题

利用一种严格的边界層外缘条件重新计算了不可压縮非粘性流体繞二維曲面的运动,求出曲度对表面剪力与速度剖面的影响。墨菲曾首次研究此題,其结果与本文的結果比較,在質与量上均有出入,因此說明如何准确連結边界層与势流对此类問題的重要性。 結果还表明凸面曲度使表面剪应力較平面的剪应力小,也使边界層內的速度比平面的小。反之,凹面曲度使表面剪应力較平面的大,也使边界層的速度比平面的大。又曲度对表面剪应力的影响小,对速度剖面影响大。     

高焓喷管层流边界层分析

本文导得了适用于高焓、高M数锥形喷管层流边界层排挤厚度δ~*、动量厚度θ和边界层厚度δ的简便计算公式.喷管喉部上游假设为平衡流,喉部下游视为化学与振动冻结流.δ~*和δ均表示为喷管几何参数、喷管喉部参数及喷管所求点无粘流参数的显函数形式而不是积分形式,因此特别适宜于此类喷管的工程设计.本公式计算结果与国外发表的风洞实验测试数据进行了比较(详见本文图2及表3),结果是令人满意的.