防风栅气动性能的风洞试验及数值模拟研究

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防风栅又称防风网,广泛应用于防风防尘工程,其气动性能包括防风性能与抗风性能两部分。在防风性能方面以往的研究主要针对防风栅疏透率的影响、而对于不均匀孔洞布置、风向角、湍流度等因素的影响则少有研究。在抗风性能方面研究资料较少,且我国规范尚未对防风栅风荷载取值做出规定。为加深对防风栅气动性能的认识,获得更详细的信息,本文针对疏透率20%的防风栅进行风洞测速测压试验,探讨了不同孔洞排列方式、不同风向角及不同地貌下防风栅尾流场情况及防风栅风荷载分布信息,并结合压力降测量建立了防风栅的数值模拟方法,通过与风洞试验对比验证了其可行性。本文主要内容包括:(1)基于相似比理论,设计了防风栅风洞试验模型及测试方法,首次制作了防风栅测压模型,获得了防风栅迎风面及背风面的风压信息,完成了防风栅模型尾流场测试试验。(2)结合试验数据探讨了不均匀孔洞布置、风向角、湍流度等因素对防风栅尾流场及防风栅风荷载的影响。(3)提出了防风栅的简化数值模拟方法,针对数值模拟中的关键参数压力损失系数进行了带有不同孔洞布置的防风栅模型压力降测试试验,并探讨了孔洞形状、不均匀孔洞布置形式等因素对防风栅压力损失系数的影响。将简化数值模拟结果与试验结果进行比较,吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性。
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