两类粗糙表面流场特征的数值分析

发布时间：2017-02-07 11:09

  本文关键词：两类粗糙表面流场特征的数值分析，，由笔耕文化传播整理发布。

《兰州大学》 2015年

两类粗糙表面流场特征的数值分析

李冰  

【摘要】：砾石覆盖直接减少了可蚀性地表的裸露面积,增大地表粗糙度,有效减弱了近地面区域、尤其是砾石高度以下的风速,因而是一种十分有效的能够防风固沙和抑制风蚀的手段。目前对砾石覆盖表面的研究主要是通过风洞实验,模拟研究较少。砾石覆盖的本质是在地表铺设粗糙元。本文采用雷诺应力模型(RSM),模拟横肋粗糙元和交错排列的立方体粗糙元地表的湍流运动,主要研究内容有：1.本文首先模拟了横截面为方形的横肋粗糙元覆盖的粗糙表面的湍流运动,将模拟得到的流线图和边界层内的风速廓线与前人结果对比,吻合程度较好,证明了本文模拟方法的正确性和可靠性。2.将横肋粗糙表面的粗糙元间距宽度比w/b、高度宽度比k/b和间距高度比w/k作为特征参数,研究w/b和k/b两者变化对横肋粗糙表面阻力的影响,根据w/b、k/b和w/k对表面阻力的影响规律确定横肋粗糙表面的关键特征参数。3.在横肋粗糙表面流场模拟的基础上,进一步模拟交错排列的立方体粗糙元形成的粗糙表面的湍流运动。将迎风面积指数λf作为表征粗糙元分布密度的特征参数,研究粗糙表面的湍流特征、阻力和阻力分配以及零平面位移高度和空气动力学粗糙度等随λf的变化规律。4.根据模拟得到的粗糙表面阻力确定摩阻风速,进而通过拟合风速廓线的方法得到空气动力学粗糙度z0,并给出了一个形式简单的z0随λf值变化的函数关系式,这一结果与Hall等人的实验结果和Macdonald和Shao等人给出的经验关系式结果吻合程度较好。

【关键词】：
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.1
【目录】：

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