基于CFD模拟的地形因素对边界层风场的影响研究
  • 【摘要】

    风场是影响大气污染物扩散、稀释最重要的气象因素,研究风场不仅对于合理地利用风能具有重要意义,也可为交通尾气污染的扩散研究提供基础。针对复杂地形下的风场特点,本文分别就地形起伏与地表粗糙度两种地形因素开展研究,总结其对风场分布及稳定性的影响规律。
       对于地形起伏对风场的影响,本文设计了两组试验,运用非定常流动的CFD(计算流体力学)模拟,考察不同坡度的悬崖地形和山脉地形的风速、风向、湍流... 展开>>
    风场是影响大气污染物扩散、稀释最重要的气象因素,研究风场不仅对于合理地利用风能具有重要意义,也可为交通尾气污染的扩散研究提供基础。针对复杂地形下的风场特点,本文分别就地形起伏与地表粗糙度两种地形因素开展研究,总结其对风场分布及稳定性的影响规律。
       对于地形起伏对风场的影响,本文设计了两组试验,运用非定常流动的CFD(计算流体力学)模拟,考察不同坡度的悬崖地形和山脉地形的风速、风向、湍流分布,探讨地形对于风速的抬升效果以及对风场的扰动作用。通过统计各试验方案中两种离地高度(50m和100m)水平间隔为50m的所有考察点处风速、风向随时间变化的指标,得出以下结论:与带有明显棱角的悬崖地形相比,同等高度的山脉地形对风的加速作用更强,而对风场的扰动作用却弱很多;坡度越小,地形起伏给风场带来不稳定的影响范围越小,但影响的发生点会越延后;所考察的两种离地高度处,100m处各点风场所受地形起伏的影响明显弱于50m处。这些结论为特定地形风场的全面分析提供一定的技术参考。
       此外,本文以苏格兰Askervein小山为例,详细阐述了CFD模拟用于实际地形风场分析的工作流程,并且通过不同地表粗糙度下的风场结果对比,证明粗糙度条件会对风场造成较大的影响。为避免实际地形风场CFD模拟中粗糙度单一化所带来的误差,本文尝试了在此试验中引入地表粗糙度的精细化方案,取得了良好的应用效果,很大程度上提高了模拟精度,为实际工程中复杂地表的CFD模拟提供技术方法。
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  • 【作者】

    刘沙 

  • 【学科专业】

    交通信息工程及控制

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    中山大学

  • 【导师姓名】

    余志

  • 【学位年度】

    2010

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    计算流体力学  边界层风场  地形起伏  地表粗糙度  CFD模拟  工作流程