基于CFD的挡风墙防风效果仿真

发布时间：2021-08-24 17:59

　　针对W型挡风墙的防风效果,基于CFD对处于5,13 m/s这2种不同风速下,高度分别为3,5 m的挡风墙近地表风场进行三维稳态模拟.结果表明:当气流通过挡风墙时,小于墙高的位置速度大幅削减,而高于墙体高度的位置开始加速,存在明显的分区作用;风速为5 m/s时,随着流经长度增加,3 m挡风墙背风侧风速从0呈三角形趋势逐渐增加,在12 m处近地表风速残余系数为0.91～0.98,仍不超过1.00; 5 m高挡风墙背风侧风速从0呈矩形趋势逐渐增加,在距地面高度h<3.1 m,与挡风墙背风侧距离L<6.0 m范围内,近地表风速残余系数为3 m挡风墙的2. 02%～93.40%,在h <3.1 m,L> 6.0 m范围内近地表风速残余系数为3 m挡风墙的74.60%～89. 40%,防风效果明显;风速为13 m/s时,分区效应更加明显,在h<3.1 m,L<6.0 m范围内,5 m挡风墙近地表风速残余系数为3 m挡风墙的5. 2%～43. 5%,在h<3.1m,L>6.0 m范围内近地表风速残余系数为3 m挡风墙的4.8%～73.3%. 

【文章来源】：排灌机械工程学报. 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

W型挡风墙的结构形式

利用Gambit生成网格，并导出网格文件，采用Tet/Hybrid:主要以四面体网格形式，在适当位置包含六面体、锥形和楔形网格．模拟主要对挡风墙的防风效果进行仿真分析．模型尺寸为50 m×20 m×15 m，网格模型如图2所示．1.5 Fluent计算

以对称面为参考面，风速在5,13 m/s情况下，高度为3,5 m的挡风墙速度v分布如图3所示，图中H为挡风墙高度，V为风速．图3a—3d的初始风速分别为5,13 m/s，墙体高度分别为3,5 m，共4种组合．由图3a,3b分析，当风速为5 m/s时，挡风墙高度不同对风场的影响则不同，从外侧吹来的风经挡风墙的阻碍，气流沿着挡风墙迎风侧壁面向上滑移，以较大风速进入上部空间形成加速效应，使得吹至挡风墙上部的风速加速放大，并于挡风墙背风侧上部空间形成涡流．对于3 m挡风墙，迎风侧当风吹过挡风墙后，由速度分布图可知由绿色逐渐变为黄色，近地表风速逐渐衰减．在挡风墙背风侧风速呈三角形的形式以极小的速度逐渐增大．对于5 m高挡风墙，迎风侧风的运动和速度变化趋势与3 m高挡风墙基本相同，背风侧存在显著差异，具体体现为3 m挡风墙背风侧近地表风速呈三角形逐渐增加，5 m高挡风墙背风侧呈矩形逐渐增加，表明5 m高挡风墙遮挡区域大，并且背风侧风速变化较不均匀．表明在5 m/s风速作用下，3 m和5 m高挡风墙均有效遮蔽了环境风使得近地表上部空间风速有效降低，防风效果明显．为了进一步定量研究挡风墙对于地表风场的影响，采用计算风速残余系数的方法，以便直观地表示出某点的风速削弱程度．风速残余系数可按式(8)计算，环境风速残余系数越小，防风效果越好．

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3360460