• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

基于FLUENT的直流漏沙式风沙风洞研究

晏致涛 李杰 张璞 游溢 宫博

晏致涛, 李杰, 张璞, 游溢, 宫博. 基于FLUENT的直流漏沙式风沙风洞研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 994-1000, 1027. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180167
引用本文: 晏致涛, 李杰, 张璞, 游溢, 宫博. 基于FLUENT的直流漏沙式风沙风洞研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 994-1000, 1027. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180167
YAN Zhitao, LI Jie, ZHANG Pu, YOU Yi, GONG Bo. Numerical Simulation of Direct-Current Sand Leakage Wind Tunnel Based on FLUENT[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 994-1000, 1027. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180167
Citation: YAN Zhitao, LI Jie, ZHANG Pu, YOU Yi, GONG Bo. Numerical Simulation of Direct-Current Sand Leakage Wind Tunnel Based on FLUENT[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 994-1000, 1027. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180167

基于FLUENT的直流漏沙式风沙风洞研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180167
基金项目: 国家自然科学基金(51478069,51778097),重庆市科委自然科学基金(cstc2017jcyjB0210)
详细信息
    作者简介:

    晏致涛(1978—),男,教授,研究方向为结构风工程,E-mail:yanzhitao@cqu.edu.cn

Numerical Simulation of Direct-Current Sand Leakage Wind Tunnel Based on FLUENT

  • 摘要: 目前的风沙风洞大多适用于风沙地貌、风沙环境的研究以及防护治理,而用于结构风工程的风沙风洞很少,因为其需要在一定高度处能够实现风速和风沙浓度可调的均匀稳定段.为了研究直流漏沙式风沙风洞中风沙流的分布规律,运用FLUENT建立风洞模型,通过对已有的漏沙风洞试验进行数值模拟,验证了模型的正确性.进一步基于风洞风速、漏沙体积分数、漏沙速度等参数对风洞风沙流的影响规律,提出了一种新型的水平多口风洞漏沙装置.对该风沙风洞的分析表明:在试验模拟浓度的范围内,风洞风速越大,同一位置的沙粒分布高度越高;漏沙体积分数和漏沙速度主要影响单位时间内进入风洞的沙粒质量,且试验位置沙粒浓度的峰值与单位时间进入风洞的沙粒质量成正比;该风沙风洞可以得到约1/2风洞高度的沙粒浓度均匀试验段,并可以通过调节漏沙体积分数、漏沙速度和试验位置可得到试验所需的试验风速及对应的沙粒浓度,使其能很好地完成风工程中的风沙定量试验.

     

  • 图 1  风洞结构示意

    Figure 1.  Schematic diagram of wind tunnel structure

    图 2  标准风速12.3 m/s的风剖面

    Figure 2.  Wind profile of standard wind speed 12.3 m/s

    图 3  标准风速12.3 m/s的沙粒浓度

    Figure 3.  Sand concentration of standard wind speed 12.3 m/s

    图 4  风场数值模拟与试验结果对比

    Figure 4.  Comparison of wind field numerical simulation and test results

    图 5  沙粒浓度数值模拟与试验结果对比

    Figure 5.  Comparison of sand grain concentration and test results

    图 6  不同风洞风速的沙粒浓度

    Figure 6.  Concentration of sand grains in different wind tunnel winds

    图 7  不同漏沙体积分数的沙粒浓度

    Figure 7.  Concentration of sand grains with different volume fraction of sediment

    图 8  不同漏沙速度的沙粒浓度

    Figure 8.  Concentration of sand grains with different velocity

    图 9  不同观测面位置的沙粒浓度

    Figure 9.  Concentration of sand grains with different position

    图 10  新型风洞示意

    Figure 10.  Schematic diagram of new wind tunnel

    图 11  不同漏沙体积分数的沙粒浓度

    Figure 11.  The concentration of sand grains with different volume fraction of sediment

    图 12  不同漏沙速度的沙粒浓度

    Figure 12.  The concentration of sand grains with different velocity of sand leakage

    图 13  不同风洞风速的沙粒浓度

    Figure 13.  The concentration of sand grains in different wind tunnel winds

  • 黄诗晴. 辽西北地区土地荒漠化的成因及治理对策分析[J]. 农业科技与信息,2016(35): 39-40.
    张永民,赵士洞. 全球荒漠化现状及防治对策[J]. 西部大开发,2016(5): 17-19.
    BAGNOLD R A. The physics of blown sand and desert dunes[M]. London: Methuen, 1941: 27-45.
    OWEN P R. Saltation of uniform grains in air[J]. Journal of Fluid Mechanics, 1964, 20(2): 225-242. doi: 10.1017/S0022112064001173
    ANDERSON R S, HAFF P K. Wind modification and bed response during saltation of sand in air[J]. Acta Mechanica, 1991, 1(Sup1): 21-51.
    ARUNDEL P A, HOBSON C A, LALOR M J, et al. Measurement of individual alumina particle velocities and the relative slip of different-sized particles in a vertical gas-solid suspension flow using a laser anemometer system[J]. Journal of Physics D, 1974, 6(6): 2288-2300. doi: 10.1126/science.241.4867.820
    SHAO Y, LI A. Numerical modelling of saltation in the atmospheric surface layer[J]. Boundary-Layer Meteorology, 1999, 91(2): 199-225. doi: 10.1023/A:1001816013475
    PYE K. Wind as a geological process[J]. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 1987, 43(1): 90-91.
    DING J, GIDASPOW D. A bubbling fluidization model using kinetic theory of granular flow[J]. AIChE Journal, 1990, 36(4): 523-538. doi: 10.1002/aic.690360404
    王萍,郑晓静. 野外近地表风沙流脉动特征分析[J]. 中国沙漠,2013,33(6): 1622-1628. doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00241
    张伟民,王涛,汪万福,等. 复杂风况条件下戈壁输沙量变化规律的研究[J]. 中国沙漠,2011,31(3): 543-549.
    李朝妹,袁树杰,张振彬. 风沙绕流建筑物流场的数值模拟研究[J]. 建筑热能通风空调,2012,31(2): 66-68. doi: 10.3969/j.issn.1003-0344.2012.02.018
    刘博. 风沙绕流群体建筑物的数值模拟研究[D]. 阿拉农: 塔里木大学, 2015.
    李正农,王尚雨,宫博,等. 风沙对低矮建筑整体受力影响的风洞试验研究[J]. 土木工程学报,2017(1): 63-69.

    LI Zhengnong, WANG Shangyu, GONG Bo, et al. Wind tunnel test for impact of wind-sand flow on overall forces of low-rise building[J]. China Civil Engineering Journal, 2017(1): 63-69.
    岳高伟,毕伟,贾慧娜. 风沙运动的理论模拟和风洞实验对比研究[J]. 干旱区地理,2014,37(1): 81-88.

    YUE Gaowei, BI Wei, JIA Huina. Theoretical simulation and wind tunnel experiment in wind-blown sand movement[J]. Arid Land Geography, 2014, 37(1): 81-88.
    李正农, 范晓飞, 蒲鸥, 等. 建筑物风沙流场与荷载的风洞试验研究[J]. 工程力学, 2020, 37(1): 152-158, 182

    LI Zhenglong, FAN Xiaofei, PU Ou. et al. Wind tunnel test on wind-sand flow field and wind-sand load on buildings[J]. Engineering Mechanics, 2020. 37(1): 152-158, 182
    王康龙. 风沙流的双流体模型参数及输沙量分布特征研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2014.
    MARSHALL J K. Drag measurements in roughness arrays of varying density and distribution[J]. Agricultural Meteorology, 1971, 8(71): 269-292.
    GREELEY R, IVERSEN J. Book-review:wind as a geological process on earth,mars,venus and titan[J]. Earth Moon and Planets, 1986, 42: 311-313.
  • 加载中
图(13)
计量
  • 文章访问数:  919
  • HTML全文浏览量:  305
  • PDF下载量:  9
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-10
  • 修回日期:  2018-08-22
  • 网络出版日期:  2019-01-14
  • 刊出日期:  2020-10-01

目录

    /

    返回文章
    返回