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大渦模擬中大氣邊界層紊流風場的生成方法研究

發(fā)布時間:2018-12-12 16:14
【摘要】:大渦模擬是計算風工程中的重要研究方法和手段,能夠比較準確的模擬脈動風。在大渦模擬中脈動入口邊界條件尤為重要,生成脈動風入口的方法有很多,其中隨機序列合成法應用廣泛。然而隨機序列合成法中的DSRFG方法由于脈動成分的加入導致平均風剖面變化,模擬的風場達不到預想效果。大渦模擬中網(wǎng)格對計算域中風場存在過濾,在入口處生成的脈動速度存在的最高頻率應該與計算域中過濾的截斷頻率相統(tǒng)一,減少計算域中不可分辨頻率對計算的影響。隨機序列合成法中的DSRFG方法還存在較為明顯的壓力梯度問題。本文有以下主要研究內(nèi)容: 基于von-Karman譜推導出大渦模擬中網(wǎng)格尺寸與截斷頻率之間的關系,并用具體公式描述其關系,保證程序中脈動成分的時間過濾和計算域中的空間過濾相統(tǒng)一,減少高頻成分對計算結(jié)果的影響。 計算多個FLUENT模型,,分析每個計算模型870個檢測點處的脈動風速。使用曲線擬合和曲線擬合優(yōu)度檢驗理論找出最能夠代表計算域內(nèi)平均風速的風剖面,分析DSRFG方法程序中給定平均風剖面與計算域中平均風剖面的差異,通過修改原有DSRFG程序使計算域中平均風剖面滿足規(guī)范要求。 在MATLAB中分析每一個CASE870個檢測點處的脈動風速,對比RFG方法和DSRFG方法脈動風功率在計算域中的變化,以及湍流強度在計算域中的變化情況,并分析過濾高頻成分對DSRFG方法脈動特性的影響。 將DSRFG方法的原有程序改編成MATLAB可識別的語言,并通過MATLAB生成脈動速度,通過MATLAB過濾掉脈動速度的高頻成分,將處理后的速度重新加入FLUENT中,用以減弱DSRFG方法存在的嚴重壓力梯度問題。
[Abstract]:Large eddy simulation is an important research method in wind engineering, and it can simulate fluctuating wind accurately. The boundary condition of pulsating inlet is very important in large eddy simulation. There are many methods to generate pulsating wind inlet, among which the random sequence synthesis method is widely used. However, the DSRFG method in the stochastic sequence synthesis method can not achieve the desired results because of the variation of the mean wind profile caused by the addition of pulsating components. In large eddy simulation, the wind field is filtered by grid, and the maximum frequency of pulsating velocity generated at the entrance should be consistent with the truncation frequency of filtering in the computational domain, so as to reduce the influence of the indiscernible frequency in the computational domain on the calculation. The DSRFG method in the random sequence synthesis method also has obvious pressure gradient problem. The main contents of this paper are as follows: based on the von-Karman spectrum, the relationship between mesh size and truncation frequency in large eddy simulation is derived, and the relation is described with specific formulas. In order to reduce the influence of high frequency components on the calculation results, the temporal filtering of pulsating components and the spatial filtering in the computational domain are unified in the program. Several FLUENT models are calculated, and the pulsating wind speed at 870 detection points of each model is analyzed. The theory of curve fitting and curve fitting goodness test is used to find out the wind profile which is the most representative of the average wind speed in the computational domain. The difference between the given average wind profile and the average wind profile in the computational domain is analyzed in the DSRFG program. By modifying the original DSRFG program, the average wind profile in the computational domain can meet the requirements of the specification. The fluctuating wind speed at each CASE870 detection point is analyzed in MATLAB. The variation of fluctuating wind power in the computational domain and the turbulence intensity in the computational domain are compared between the RFG method and the DSRFG method. The influence of filter high frequency components on the pulsation characteristics of DSRFG method is analyzed. The original program of the DSRFG method is adapted into a MATLAB recognizable language, and the pulsation velocity is generated by MATLAB, and the high frequency component of the pulsation velocity is filtered out by MATLAB, and the processed velocity is added to FLUENT again. It is used to reduce the serious pressure gradient problem in DSRFG method.
【學位授予單位】:哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2014
【分類號】:TU312.1

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本文編號:2374888

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