利用双参数非线性拟合求解湍流边界层壁面摩擦速度

热线风速仪是流场测量的基本手段,广泛应用于湍流研究。在低速风洞中用绊线和粗糙带获得充分发展的湍流边界层流动,利用IFA-300恒温热线风速仪测量了湍流边界层不同流向站位的时均速度型。以湍流边界层的无量纲速度型模型White Law为目标曲线,分析了通过速度型拟合反推壁面摩擦速度方法的应用问题,编制了关于双参数壁面坐标理论零点位置y0和壁面摩擦速度uτ的非线性曲线拟合MATLAB程序。以实验测量的测点速度为原始拟合数据,讨论了初始搜索区间和搜索步长、拟合数据范围对拟合结果的影响,并最终求解得到y0和uτ。研究结果表明:所提方法编程思路简单,容易实现,合理选取用于曲线拟合的测点速度数据范围,利用该方法可以求得较高精度的壁面摩擦速度值。

用平均速度剖面法测量湍流边界层壁面摩擦速度的对比研究

基于不同雷诺数平板湍流边界层平均速度剖面,分别采用黏性底层拟合、对数律区拟合以及Spalding公式拟合算法计算了壁面摩擦速度,并对平均速度剖面进行无量纲化。通过比较无量纲化的平均速度剖面与理论规律曲线,验证了三种拟合计算方法的有效性。通过比较三种拟合算法所得的壁面摩擦速度与油膜干涉法直接测得的壁面摩擦速度之间的误差,并分析不同拟合算法误差形成的内在机制,验证了三种拟合算法计算结果的准确性与可靠性。结果表明Spalding拟合算法计算结果的准确性和可靠性都要优于其他两种拟合算法。

考虑摩擦速度修正的风致积雪重分布模拟方法研究

采用拉格朗日方法模拟了风致积雪漂移现象,在数值模拟中考虑了颗粒运动后质量浓度对雪层表面摩擦速度的修正。以立方体周围积雪重分布为例,考虑了摩擦速度修正与否对模拟结果的影响。在低风速下,考虑摩擦速度修正对模拟结果的影响不显著。在高风速下考虑摩擦速度修正后,立方体附近颗粒较多的马蹄形区域内摩擦速度与质量浓度的变化最为显著。风速越高,计算域中雪粒总数的减少幅度越大,计算域内的侵蚀或沉积质量通量也越大。

大涡模拟预报可靠性分析

针对明渠湍流流动 ,研究了计算网格、计算域大小、亚格子 ( SGS)模型和雷诺数等因素对大涡模拟 ( LES)预报精度的影响 .研究表明 ,即使简单外形的湍流流动 ,网格尺寸大小及匹配仍较大地影响大涡模拟计算结果 ,因此具体使用中应予以充分重视 .