孔板后流场数值模拟研究

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1、孔板后流场的数值模拟研究郭婷婷，邹晓辉，王坤玉(东北电力大学能源与机械工程学院，吉林省吉林市132012)摘要：本文采用基于雷诺时均N-S方程标准k-ε紊流模型结合SIMPLE算法对夹角＝150°正六边形孔、＝180°圆孔和＝150°圆孔孔板的挡风特性进行了数值研究；对三种板型在Re=2.34×105时的速度场进行了比较，结果表明：在开孔率相近的情况下，各种板型板后附近都会有回流出现，夹角＝150°、正六边形孔孔板板后的回流区沿主流方向会逐渐消失，速度也将达到一个比较稳定的数值；结果表明：夹角＝150°正六边形孔孔板的挡风效果最好。关键词：紊流模型；数值模

2、拟；开孔率；回流NumericalsimulationonthesheltereffectofporouswindfencesGuoTingting,ZouXiaohui,WangKunyu(DepartmentofEnergyandMechanicalEngineering,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,JilinProvince,China;)ABSTRACT:Numericallysimulationwasperformedtoinvestigatethesheltercharacteristicofth

3、esheltereffectofporouswindfenceswhichangle()of150°and180°,holeshapeofroundandhexagon,usingcontrolvolumemethodandstandardk-εmodel,integratedwithSIMPLEalgorithm.ThevelocityfieldofthreefencesatthesameRe=2.34×105havebeencompared.Theresultssuggestthatasthecloseporosity,therewasre-circu

4、latingflowregionatdownstreambehindthefences,alongwithstream-flow,there-circulatingflowregionoftheangle()of150°andhexagonholefenceswoulddisappeargraduallyandthevelocitytrendedtoafixvalue.Theconclusionwasthattheangle=150°andhexagonholefenceshadbettersheltercharacteristicthanothers.K

5、eyword:turbulencemodel;numericallysimulated;porosity;re-circulatingflow引言近二十多年来，日本、美国、澳大利亚、英国、新西兰等国都对孔板后流场进行了研究，其中日本将孔板用于港口露天煤堆场的防尘抑尘工程，其它方面的研究还包括孔板对抑制土壤起尘、飞雪和飞沙也有研究[1-3]，Bofah和Alhinai[4]研究孔板对流沙的防治，Lee[5-8]等人对POSCO露天煤堆安装的孔板、流体流过孔板后有三角菱形物体的流场进行了数值模拟、风洞监测孔板后沙粒的运动轨迹和实验测量孔板后速度和湍动能场进行了

6、研究，Kim[9]等人研究了在开孔率相同的情况时孔开孔率相同的情况时孔径对尾迹区流动特性的影响，Park[10]作者简介：郭婷婷（1973－），女，博士，副教授，研究方向：叶轮机械内部流动的空气动力学和计算流体力学。等人研究了孔板对底部有间隙和不同开孔率情况下板后三角菱形物体表面压力的影响。本文采用基于雷诺时均N-S方程、标准k-ε紊流模型结合SIMPLE算法对不同工况下的孔板进行数值研究，并与实验结果进行比较。许多的学者在不同的研究方面运用了雷诺时均N-S方程、标准k-ε紊流模型来研究问题[11-14]。1物理模型和数值计算方法及边界条件1.1几何模型本

7、文的几何模型如图1所示，其上设有正阻风面（101），侧阻风面（102）；侧阻风面（102）与正阻风面（101）形成角（如图2所示），角为150°；侧阻风面（102）上有通风孔（103），正阻风面（101）上有通风孔（104）。本文几何模型的尺寸为长1400mm，宽40mm，高875mm，正阻风面的宽度为80mm，侧阻风面的宽度为150mm，正阻风面底面开2排内切圆直径为25mm的六边形大孔，侧阻风面上开8排内切圆直径8mm的六边形小孔，开孔率＝18.79％，开孔率关系式如下：＝×100％式中：Ah——开孔孔总面积；Ab——板的总面积。图1几何模型示意图图2

8、夹角ααZ101102102103104UXY1031.2.1数值