集装箱起重机风场数值模拟中湍流模型研究

发布时间：2021-09-23 02:41

　　选取合理的湍流模型对集装箱起重机（简称"岸桥"）风载荷数值模拟结果的准确性至关重要。针对岸桥风载数值模拟中湍流模型的选取,文章采用5种工程中常用的湍流模型Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω和SST k-ω分别对岸桥均匀风场和梯度风场进行模拟,并结合风洞试验从风力系数、力矩系数、计算收敛情况等方面对5种湍流模型的性能进行综合分析。研究结果表明:Standard k-ε模型的计算结果与其他4种湍流模型相比其值偏大;在均匀风场模拟中,5种湍流模型的计算结果均可满足精度要求,但在梯度风场中Standard k-ε模型的模拟结果较差,与风洞试验的相对误差达25%;从整体计算情况来看,RNG k-ε模型更加适合岸桥的风场模拟,但收敛性相对较差。 

【文章来源】：合肥工业大学学报(自然科学版). 2020,43(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

数值模拟模型与风洞试验模型

数值模拟中边界条件的特性尽可能保证与风洞试验一致,其边界条件的设定主要包括进出口边界、交界面边界、岸桥表面和地面边界等。入口边界为速度进口,参数的设置与风洞试验相同,包括均匀风和梯度风2种情况;出口边界采用出流边界;外部流场域除底面外全部采用对称边界条件来反映流动中的滑移壁面;岸桥的壁面以及流场域底面采用无滑移的壁面边界条件;内外流场域之间利用交界面实现数据传递。具体的设置如图2所示。2.2 网格划分

岸桥整体模型杆件较多,空间结构复杂,采用结构网格划分比较困难,因此采用自动加密性好,且能满足数值计算精度要求的非结构网格进行模型划分。为保证计算精度,将岸桥的流场域分成2个部分,如图3所示,在结构壁面附近采用细化的网格尺度,而对远离岸桥表面的流场域适当加大网格尺度,以降低对计算机性能的要求和缩短计算时间。本文将整个流场域的尺寸设置为34.41 m×18.64 m×4.46 m,以保证岸桥旋转至任意角度数值计算模型均能符合阻塞率的要求,同时保证尾流得到充分发展。为排除网格数量对计算结果的影响,需对其进行网格无关性检验,本文采用4套大小不同的网格对流场域进行划分,4套网格的数量分别为6.5×106、7.5×106、8.5×106、12.0×106,在其他条件不变的情况下,选取顺风方向的风力系数作为检测指标。整机风力系数的计算结果见表1所列,主要部件风力系数随网格的变化情况如图4所示,其中编号对应的网格数量见表1。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SST湍流模型的超车时汽车外流场变化的仿真分析[J]. 谷正气,姜波,何忆斌,周伟.  汽车工程. 2007(06)



本文编号：3404866