基于大渦模擬方法的數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)與應(yīng)用研究.pdf

1、數(shù)值風(fēng)洞是一個(gè)具有真實(shí)風(fēng)洞關(guān)鍵屬性的氣動(dòng)數(shù)值仿真系統(tǒng)。相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和物理風(fēng)洞試驗(yàn),數(shù)值風(fēng)洞具有研究對(duì)象不受構(gòu)造和尺度的影響,可以詳細(xì)考察不同參數(shù)對(duì)繞流場(chǎng)的影響,并可獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)無法提供的流場(chǎng)變化信息,模擬的周期短、效率高、費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)。近十年來,國內(nèi)外眾多學(xué)者采用數(shù)值風(fēng)洞方法對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程中的諸多問題進(jìn)行了研究,并取得了很好的研究成果。然而,由于問題的復(fù)雜性,采用數(shù)值風(fēng)洞方法進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論研究,還存在諸多技術(shù)與應(yīng)用問

2、題。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　本文首先基于大渦模擬(LES)方法推導(dǎo)了LES的納維-斯托克斯方程;其次基于有限體積法,采用中心差分格式對(duì)三維湍流控制方程進(jìn)行了離散,獲得了三維控制方程的離散方程;最后對(duì)三維離散方程的算法進(jìn)行了分析,分析了SIMPLE算法的實(shí)施步驟與邊界條件的處理方法,并分析了離散方程的迭代方法。在此基礎(chǔ)上,研制了三維數(shù)值風(fēng)洞的網(wǎng)格生成程序和計(jì)算程序。
　　采用本文研制的三維數(shù)值風(fēng)洞計(jì)算程序?qū)ι淞髁鲌?chǎng)和SFG

3、7-4型軸流風(fēng)機(jī)外部氣流速度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,射流流場(chǎng)具有一定的自保持性。程序計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),按照本文的參數(shù)設(shè)置,射流流場(chǎng)核心區(qū)的長度為4cm。在0～0.9m之間程序計(jì)算結(jié)果與軟件模擬結(jié)果非常接近,在0.9m~1.0m之間存在一定誤差;同時(shí)隨著監(jiān)控點(diǎn)距出口長度的增大,風(fēng)速逐漸減小。SFG7-4型軸流風(fēng)機(jī)的氣流速度場(chǎng)關(guān)于通過風(fēng)機(jī)軸中心線的垂面呈對(duì)稱分布,速度峰值沿流向逐漸減小,并向風(fēng)機(jī)軸中心線上移動(dòng),當(dāng)距風(fēng)機(jī)出口距離為3m時(shí),截面