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防风板抑尘效果数值模拟与风洞实验对比研究

发布时间:2015/11/01 技术施工 标签防风网浏览次数:866

防风抑尘网摘要:运用空气动力学与流体力学相结合的数值模拟技术,对风洞实验进行了模拟实验。针对风洞实验的结果对数值模拟的各项参数设置进行调整。同时将实验数据与数值模拟数据进行了对比。研究结果表明,空气动力学数值模拟计算的结果与风洞实验结果对比的相对误差为2.23%,将空气动力学数值模拟应用于防风网工程上其结果具有可靠性。数值模拟技术的应用有助于防风网布置的优化与物理模型试验研究方案筛选。

关键词:数值模拟;风洞实验;防风网

1 风洞实验模型及数据
风洞是指在一个管道内用动力设备驱动一股速度可控的气流用以对模型进行空气动力实验的一种设备,风洞不仅是航天航空发展的保证,也是风沙物理学研究的重要依托_3 J。风洞按流速划分有高速风洞和低速风洞两大类。本文主要研究低速风洞。

用于研究防风网节段模型尾流试验的风洞为一个单回流式、串列双试验段风洞(xNJD一1)。第一试验段尺寸为3.6 in x 3.0 m X 8.0 in(宽x高x长),风速范围:0.5~22.0 m/s;第二试验段尺寸为2.4 in x 2.0 in×16.0m(宽X高X长),风速范围:1.0~45.0 m/s。试验在第二试验段中进行,尾流流场的测量由DANTECStream—Line热线风速仪完成[ 。平板防风网节段模型由1 nllTl厚的钢板制成,在钢板表面均匀布置圆孔。

为保证流场的二维特性,防风网节段模型的宽度与风洞试验段宽度相同。模型高度为1 m。为得到防风网影响区域内完整的速度分布,从防风网前5.5 m到网后6 131、高度1 131的范围内,布置了165个速度测量点,本文仅以23个点为例。图1给出了这些测点的位置。

2 计算模型和数值模拟
2.1 模型的控制方程组
本文采用RNG 一£模型,是在标准 一£ 模型的基础上演变而得到的。其RNG k一£模型的控制方程组如下:

1

2

3

2.2 模型的建立
为使数值模拟和风洞实验结果的对比更具意义,数值模拟区域完全与风洞实验模型相一致。

2.3 网格的生成
网格的生成出现了许多商业化的专业前处理网格生成软件,如:Gambit、TGIid、GeoMesh等,这些软件的使用方法大同小异,本次采用Gambit来生成网格。网格生成形式为金字塔网格。
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2.4 数值模拟计算结果
通过一系列的叠代计算可以模拟出风洞实验中防风网网后速度变化的矢量图(图2)。从图2中可以直观看出在数值模拟中,防风网的网后有明显的湍流流动和速度降低的过程l6j。设置与风洞实验测点相同位置的点,并取出各个点的速度值。用来与风洞实验结果相对比。

3 计算结果对比
在计算区域上取23个点,分别与风洞实验的测点坐标相对应。再读出各个测点的速度值,与风洞实验数据相对比。将两种数据绘成曲线图(图3)。

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王经理