不同雷诺数下4∶1圆角矩形柱气动力特性及流场数值模拟研究

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下宽高比4∶1圆角矩形柱绕流数值模拟,研究了不同Re下圆角矩形柱的气动力系数、斯特劳哈尔数(Strouhal number, St)、风压系数和流场等变化规律。结果表明:表面风压和时均流场在Re≤4×10^(3)时,Re效应显著,但当Re>4×10^(3)时,Re效应较弱。当Re≤4×10^(3)时,升力系数均方根和平均阻力系数随着Re先增大后减小,在Re=1×10^(3)时达到最大;而St先增大后减小再增大,分别在Re=2×10^(3)时达到最大,在Re=4×10^(3)时达到最小。回流长度随着Re先减小后增大,尾流旋涡中心逐渐后移。

基于双加权POD的建筑物风压场重构

本征正交分解法(Proper Orthogonal Decomposition,POD)是一种基于2阶统计量的降阶方法,通过寻找一组正交单位基使得随机场在新坐标下能有更简洁的描述。本文提出了面积和均方根双加权POD,将其应用于建筑物风压场重构。从均方值角度对POD进行推导,证明POD是均方值意义上的最佳展开方式;在新的推导框架下对POD进行双加权优化,使之能较好地捕捉风压场中能量较低的相干结构;对5∶1矩形风压场进行重构,初步验证了双加权POD的可行性。结果表明:双加权POD可以较好地重构5∶1矩形风压场,重构风压场各空间点的重构精度一致,且能够基本还原所有空间点的时程和功率谱密度。与面积加权POD相比,双加权POD能够显著提高风压场低能量区域的降阶模型重构精度。