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一种模拟动边界绕流的锐利界面浸入边界法
1
作者
郭涛
张晋铭
+1 位作者
张纹惠
王文全
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期130-142,共13页
为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若...
为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若干个拉格朗日网格点,通过在界面单元处插值重构流动参数(速度),将其直接作为流动求解器的边界条件,由此来反映固体边界的影响。即通过构造“虚拟点—受力点—垂足点”的计算结构,借助双线性插值得到虚拟点的速度,再通过强制满足固体边界的无滑移条件计算出受力点的速度,以此为边界条件,最终求解基于浸入边界法的耦合系统方程,实现复杂动边界的流动数值模拟。采用C++编写该浸入边界法的数值程序,以单圆柱绕流为验证算例,通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和可靠性。在此基础上,对主动运动椭圆柱绕流问题进行了精细计算,探讨了不同轴长比(A_(R))、不同攻角(θ)下的椭圆柱对尾涡结构分布特征和水力不稳定现象的影响。捕捉到了反对称S型、“P+S”Ⅰ型、“P+S”Ⅱ型尾涡脱落模态,漩涡强度、涡脱频率和升阻比随AR和的变化规律,以及确定了升阻比临界攻角(25°)。
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关键词
锐利界面
浸入边界法
圆柱绕流
椭圆柱绕流
轴长比
涡脱频率
升/阻力系数
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职称材料
下击暴流作用下超大型冷却塔风场驱动机理与风荷载极值模型
被引量：
1
2
作者
韩光全
柯世堂
+2 位作者
杨杰
李文杰
任贺贺
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022年第22期23-32,共10页
风荷载是超大型冷却塔结构设计的控制荷载,现行规范风压分布模型均针对良态风气候,缺乏下击暴流等特异风作用下的风场作用机理与风荷载分布模型。首先,采用冲击射流模型和大涡模拟(large eddy simulation,LES)技术模拟下击暴流三维非定...
风荷载是超大型冷却塔结构设计的控制荷载,现行规范风压分布模型均针对良态风气候,缺乏下击暴流等特异风作用下的风场作用机理与风荷载分布模型。首先,采用冲击射流模型和大涡模拟(large eddy simulation,LES)技术模拟下击暴流三维非定常风场,分析了涡环运动、风速变化等风场特性;然后,以内蒙金山电厂228m世界最高冷却塔为例,揭示了处于风场不同径向位置处超大型冷却塔流场特性、风压系数瞬态分布,以及升/阻力系数分布特征;最后,与规范良态风作用下的考虑极值风效应的包络风压进行对比分析。研究表明:下击暴流发生过程中会产生一系列径向移动、反向旋转的气流涡环,各径向位置处风速随之呈现波动变化趋势;涡环撞击塔筒在迎风区外表面和背风区内表面形成高压区,在塔筒内部和背风面尾流区形成漩涡;塔筒内、外表面时程风压系数脉动趋势明显,底部区域受涡环影响震荡显著;冷却塔升力系数基本为0,层平均阻力系数自塔顶沿塔高方向逐渐增大,在塔底达到最大值;涡环对冷却塔的冲击作用极有可能引起瞬时极值风荷载超出规范良态风限值,进而易引起结构的破坏。
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关键词
下击暴流
超大型冷却塔
绕流特性
风压分布
升/阻力系数
极值风荷载
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职称材料
题名
一种模拟动边界绕流的锐利界面浸入边界法
1
作者
郭涛
张晋铭
张纹惠
王文全
机构
昆明理工大学建筑工程学院
四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司
出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期130-142,共13页
基金
国家自然科学基金(51969009,52179087,52069010)。
文摘
为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若干个拉格朗日网格点,通过在界面单元处插值重构流动参数(速度),将其直接作为流动求解器的边界条件,由此来反映固体边界的影响。即通过构造“虚拟点—受力点—垂足点”的计算结构,借助双线性插值得到虚拟点的速度,再通过强制满足固体边界的无滑移条件计算出受力点的速度,以此为边界条件,最终求解基于浸入边界法的耦合系统方程,实现复杂动边界的流动数值模拟。采用C++编写该浸入边界法的数值程序,以单圆柱绕流为验证算例,通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和可靠性。在此基础上,对主动运动椭圆柱绕流问题进行了精细计算,探讨了不同轴长比(A_(R))、不同攻角(θ)下的椭圆柱对尾涡结构分布特征和水力不稳定现象的影响。捕捉到了反对称S型、“P+S”Ⅰ型、“P+S”Ⅱ型尾涡脱落模态,漩涡强度、涡脱频率和升阻比随AR和的变化规律,以及确定了升阻比临界攻角(25°)。
关键词
锐利界面
浸入边界法
圆柱绕流
椭圆柱绕流
轴长比
涡脱频率
升/阻力系数
Keywords
sharp-interface
immersed boundary method
flow around circular cylinder
flow around elliptical cylinders
axis ratio
vortex shedding frequency
lift and drag coefficients
分类号
O351 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
下击暴流作用下超大型冷却塔风场驱动机理与风荷载极值模型
被引量：
1
2
作者
韩光全
柯世堂
杨杰
李文杰
任贺贺
机构
南京航空航天大学民航学院土木与机场工程系
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022年第22期23-32,共10页
基金
国家自然科学基金(51878351,51761165022)。
文摘
风荷载是超大型冷却塔结构设计的控制荷载,现行规范风压分布模型均针对良态风气候,缺乏下击暴流等特异风作用下的风场作用机理与风荷载分布模型。首先,采用冲击射流模型和大涡模拟(large eddy simulation,LES)技术模拟下击暴流三维非定常风场,分析了涡环运动、风速变化等风场特性;然后,以内蒙金山电厂228m世界最高冷却塔为例,揭示了处于风场不同径向位置处超大型冷却塔流场特性、风压系数瞬态分布,以及升/阻力系数分布特征;最后,与规范良态风作用下的考虑极值风效应的包络风压进行对比分析。研究表明:下击暴流发生过程中会产生一系列径向移动、反向旋转的气流涡环,各径向位置处风速随之呈现波动变化趋势;涡环撞击塔筒在迎风区外表面和背风区内表面形成高压区,在塔筒内部和背风面尾流区形成漩涡;塔筒内、外表面时程风压系数脉动趋势明显,底部区域受涡环影响震荡显著;冷却塔升力系数基本为0,层平均阻力系数自塔顶沿塔高方向逐渐增大,在塔底达到最大值;涡环对冷却塔的冲击作用极有可能引起瞬时极值风荷载超出规范良态风限值,进而易引起结构的破坏。
关键词
下击暴流
超大型冷却塔
绕流特性
风压分布
升/阻力系数
极值风荷载
Keywords
downburst
super-large cooling tower
flow field characteristics
wind pressure distribution
lift/drag coefficient
extreme wind load
分类号
TU332 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种模拟动边界绕流的锐利界面浸入边界法
郭涛
张晋铭
张纹惠
王文全
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
下击暴流作用下超大型冷却塔风场驱动机理与风荷载极值模型
韩光全
柯世堂
杨杰
李文杰
任贺贺
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
已选择
0
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