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大气边界层风场的风洞模拟

冀哲  
【摘要】:在风洞中正确模拟大气边界层的流场特性,是风洞实验结果可信的必要条件,也是风工程研究的重要前期工作。北京交通大学风洞实验室目前已经建成,在实验室中正确的模拟出大气边界层的特性势在必行。 风洞中模拟大气边界层的方法有主动模拟方法和被动模拟方法两种。主动模拟方法有振动翼栅、多风扇风洞等。尖劈—粗糙元被动模拟技术是目前大气边界层风洞模拟使用的主要技术,得益于其取材方便、使用方便和经济的特点。 本文通过研究整理大气边界层的模拟技术的相关理论资料并实践,采用尖劈—粗糙元模拟技术模拟出了规范中规定的四类地貌。主要工作总结如下: (1)对风洞模拟实验进行了设计,包括尖劈、粗糙元和挡板的设计和加工,制定了详细的实验方案和数据处理方法。 (2)通过大量对比实验,整理出了风场模拟的基本思路和尖劈、粗糙元、挡板布置方式对风场模拟的影响机理。对风场模拟中的衰减现象、温度和采样频率等其他影响因素进行了分析研究。 (3)对湍流积分尺度计算方法和脉动风速功率谱估计方法进行了整理总结,确定了本文的所采用的计算方法,模拟了风洞风场实测结果的湍流积分尺度剖面和脉动风速功率谱。


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