基于CFD技术的陡峭山体风场模拟方法研究

李磊; 张立杰; 陈柏纬

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基于CFD技术的陡峭山体风场模拟方法研究

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为更好将计算流体力学(CFD)技术应用于陡峭山体的风场模拟研究,文中对其中两个关键技术问题进行了研究,一是适宜的CFD解域顶高问题,二是入流边界条件设置方法问题.研究采用了香港国际机场的多普勒雷达径向速度观测资料,通过CFD模拟结果与观测结果对比验证展开研究.对于解域顶高,一般环境流体力学或建筑风工程领域要求顶高越高越好,例如5倍于地面障碍物的垂直高度,究其原因,主要是为了获得地面障碍物周边的整个流场结构,避免顶边界过低影响障碍物顶部流场的准确性.通过数值试验发现,若模拟关心的区域为较低海拔高度时,不必完全拘泥于该要求,对一座高度为1000m量级的山体进行模拟,顶高为3000和6000m的两组试验在边界层中低部给出的模拟结果没有显著差别.进行了3组边界条件设置方法的对比试验,结果表明单纯采用廓线法不足以充分描述来流信息,二维插值法尽管提供了更高分辨率的边界数据,但其结果总体上逊于0维插值法.研究表明,CFD可以很好地描述山地激发的涡旋/波动脱体运动,比单纯采用中尺度模式效果要好得多.在利用CFD工具研究复杂山地风场时,应本着“实用主义”的精神设置物理模型、参数和选取适当的方法、边界条件,以达到模拟精度和计算量的优化平衡,并足以用于研究所关心的具体问题.

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来源
《气象学报》 |2016年第4期|613-622|共10页
作者
李磊; 张立杰; 陈柏纬;
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作者单位

深圳市国家气候观象台,深圳,518040;

深圳南方强天气研究重点实验室,深圳,518040;

深圳市国家气候观象台,深圳,518040;

深圳南方强天气研究重点实验室,深圳,518040;

香港天文台,香港,999077;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类近地面层气象学、近地面层大气物理学;地形与小气候;
关键词
数值模拟; 计算流体力学; 陡峭山体; 风;

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