基于标准k-ε模型的平衡大气边界层研究

基于标准k-ε模型的平衡大气边界层研究

论文摘要

平衡态大气边界层的精确模拟是计算风工程研究中的一项重要且容易被忽视的工作。文章基于标准k-ε模型的控制方程,对大气边界层的平衡条件作出适当假设,总结了与剪应力相关的入流边界条件的通用形式。为实现大气边界层的自保持,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项使入流边界条件与湍流模型相协调,并对顶部和底部边界条件施加剪应力修正;然后,分别以二维缩尺和足尺模型为例进行了平衡大气边界层的模拟。研究发现,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项对改善大气边界层的自保持产生了不可忽略的影响,在顶部和底部施加剪应力能较好地改善顶部和底部大气边界层的自保持效果,通过同时添加源项和施加剪应力能很好地实现大气边界层的自保持。

论文目录

  • 1 平衡大气边界层公式推导
  •   1.1 湍流模型控制方程
  •   1.2 入流边界条件通用表达式
  •   1.3 不同剪应力模型的入流边界条件和源项
  •     1.3.1 常数剪应力模型
  •     1.3.2 线性剪应力模型
  •     1.3.3 Yangyi剪应力模型
  •     1.3.4 ESDU剪应力模型
  • 2 近壁面、顶部边界条件修正
  •   2.1 近壁面边界条件修正
  •   2.2 顶部边界条件修正
  • 3 数值模拟
  •   3.1 数值建模
  •   3.2 数值模拟边界条件
  •     3.2.1 缩尺模型入流边界条件
  •     3.2.2 足尺模型入流边界条件
  •     3.2.3 其他边界条件
  • 4 模拟结果和讨论
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 石保同,张希斌,黄文锋

    关键词: 平衡大气边界层,标准模型,数值模拟,源项,剪应力

    来源: 合肥工业大学学报(自然科学版) 2019年08期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 建筑科学与工程

    单位: 山东省交通规划设计院,合肥工业大学土木与水利工程学院

    基金: 国家自然科学基金资助项目(51408174),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(JZ2017YYPY0262)

    分类号: TU312.1

    页码: 1106-1113

    总页数: 8

    文件大小: 365K

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