粗糙元特征對(duì)風(fēng)洞中大氣表面層模擬的影響
2009-04-20 02:09:22王麗王元王大偉
王 麗 王 元 王大偉
摘要:采用不同尺度、不同鋪設(shè)密度的二維正方形粗糙元,在環(huán)境風(fēng)洞中對(duì)大氣表面層進(jìn)行了模擬,使用粒子圖像速度場(chǎng)儀對(duì)所模擬的大氣表面層風(fēng)速廓線、湍流強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果表明:當(dāng)粗糙元的鋪設(shè)長(zhǎng)度達(dá)到實(shí)驗(yàn)段入口高度的12倍以上時(shí),依靠自然形成法所模擬的對(duì)數(shù)風(fēng)速廓線高度可達(dá)實(shí)驗(yàn)段高度的60%;空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度Z0最高可達(dá)粗糙元尺度的0.4~0.5倍,且Z0隨粗糙元鋪設(shè)區(qū)到測(cè)量斷面的距離呈指數(shù)變化;同一高度上湍流強(qiáng)度隨粗糙元鋪設(shè)間距的增加而減小,當(dāng)廓線高度達(dá)到實(shí)驗(yàn)段高度的40%以上時(shí),湍流強(qiáng)度不隨粗糙元大小及鋪設(shè)密度的變化而變化,其大小為12%~13%,實(shí)際應(yīng)用中,在已知所需Z0和摩阻風(fēng)速U,的情況下,可通過(guò)粗糙元尺度及鋪設(shè)密度的不同組合獲得滿足要求的大氣表面層,并確定實(shí)驗(yàn)?zāi)P蛥^(qū)的位置和實(shí)驗(yàn)段的入口風(fēng)速。