防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件

防风网后方存在复杂的湍流结构,通过耗散能量、降低风速形成扬尘庇护区。数值风洞是研究防风网流场结构及预测堆场扬尘的重要方法,由于涉及复杂的大气边界层及多孔介质边界问题,建立高精度的数值风洞目前仍是计算流体的难题。通过一系列数值模拟并与物理实验对比分析,研究了影响防风网数值风洞模拟精度的3个边界条件,即紊流入流边界、地面粗糙边界和多孔介质边界。结果表明:计算域入流紊动强度对风场结构模拟结果具有较大影响,紊动不足能够造成高达50%以上的虚假庇护长度;数值风洞地面粗糙高度通过壁面函数影响流场结构,对防风网抑尘效应有较大影响;防风网阻风效果可利用多孔跳跃介质边界模型实现,模型中惯性阻力系数对模拟结果有较大影响,应根据风压损失系数、防风网厚度和雷诺数设定。