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龙卷风风场特性的CFD数值模拟
  • ISSN号:0258-1825
  • 期刊名称:空气动力学学报
  • 时间:2013.6.6
  • 页码:350-356
  • 分类:O355[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学深圳研究生院深圳市城市与土木工程防灾减灾重点实验室,广东深圳518055, [2]哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090, [3]大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(51008103);国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90815030,90715031)
  • 相关项目:高层建筑风致振动耦合效应的数值模拟与试验研究
中文摘要:

基于计算流体动力学方法建立了龙卷风发生装置的数值计算模型,对具有单涡结构的龙卷风风场特性进行了研究。分析了切向风速沿径向和高度的分布规律,并将切向速度沿径向的分布与Rankin涡模型和参数化气旋模型理论公式进行对比,验证龙卷风风场数值模拟结果的合理性。进一步研究了入口风速和入口角度改变对龙卷风风场特性的影响,并给出了各个数值计算模型近地面核心半径、最大切向风速和涡流比,进而可以获得不同尺度和不同强度的龙卷风风场。该方法为龙卷风风场模拟提供了新的研究途径,并可应用于建筑物的抗龙卷风设计研究。

英文摘要:

Based on computational fluid dynamics (CFD), a numerical model of tornado generator was es- tablished and the characteristics of tornado wind field with a single vortex structure were studied. Radial and altitudinal distributions of the tangential velocity were presented, and the comparison of the radial distribu- tion of tangential velocity with the theoretical formulas of Rankine vortex model and parameterized cyclone model was conducted, so as to verify the rationality of the numerical simulation results of tornado wind field. Influences on characteristics of tornado wind field were further studied by changing the inlet angle and veloci- ty magnitude. The parameters of each numerical calculation model were given, which include core radius, maximum tangential velocity and swirl ratio near surface. Therefore, the tornado-like wind field with differ- ent intensities and scales was obtained. The present method provides a new approach to simulate tornadoes and can be used for study on tornado-resistant building designs.

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期刊信息
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  • 主办单位:中国空气动力学会
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  • 国际标准刊号:ISSN:0258-1825
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  • 1997年获中国科协评比的“全国优秀科技期刊二等奖”,1997年获中宣部、国家新闻出版局、国家科委“第二...
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