一种用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法技术

本发明专利技术公开了一种用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法，包括如下步骤：步骤一：将待模拟的计算域离散成若干网格单元；在计算域来流入口边界上游侧构建若干层与入口边界垂直的虚拟网格单元，在入口边界形成若干入口边界单元；步骤二：在虚拟网格单元和入口边界单元上人工合成湍流风场；步骤三：将入口边界单元界面视作内部网格单元界面，并考虑离散速度场对内部网格单元内的半离散Navier

【技术实现步骤摘要】
一种用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法


[0001]本专利技术属于计算风工程
，具体的为一种用于非定常数值模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法。

技术介绍

[0002]随着高性能超算技术的飞速发展，CFD数值仿真被广泛应用于结构风工程领域以评估建筑结构所受风荷载。数值模拟过程中需要事先复现满足目标特性的边界层湍流风场。在计算域内最大程度复现边界层湍流风场特性对提高建筑结构风荷载评估的精度具有重要意义。尽管大量风工程研究人员提出了多种湍流合成方法以提高边界层风场沿计算域的保持性，但在实际工程应用过程中，合成的湍流风场仍然存在沿计算域明显衰减的问题。目前，风工程领域仍然缺乏一种有效且易于实施的边界层湍流风场模拟方法以提高边界层风场特性的自保持性能。为此，提出一种易于实施且能提高湍流风场自保持性的入口生成方法是十分必要且有意义的。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法，能够有效提高湍流风场的自保持性，并具有易于实施的优点。<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非定常模拟的高自保持性边界层湍流风场生成方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将待模拟的计算域离散成若干网格单元，所述网格单元包括内部网格单元；在计算域来流入口边界上游侧构建若干层与入口边界垂直的虚拟网格单元；沿着虚拟网格单元的来流方向，在入口边界形成若干入口边界单元；步骤二：在虚拟网格单元和入口边界单元上人工合成满足设定目标特性的湍流风场；在每一个时间步将人工合成的湍流风场显式分配到虚拟网格单元和入口边界单元的中心；步骤三：在处理入口边界单元有限体积空间离散时，将入口边界单元界面视作内部网格单元界面，并考虑定义在虚拟网格单元上的离散速度场对内部网格单元内的半离散Navier
‑
Stokes方程的影响；步骤四：在时域求解完全离散的Navier
‑
Stokes方程，将入口界面下游侧除入口边界单元外的所有单元的中心位置的速度作为待求解的未知速度场。2.根据权利要求1所述的用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法，其特征在于：所述步骤二中，人工合成湍流风场的方法包括DSRFG方法、CDRFG方法、NSRFG方法、CIRFG方法和PRFG方法。3.根据权利要求2所述的用于非定常模拟的高保持性边界层湍流风场生成方法，其特征在于：人工合成湍流风场的方法采用CDRFG方法，原理为：其中，u
s
(x
j
,t)表示三个方向的脉动风速矢量，下标j＝1，2，3分别表示计算域中x
‑
,y
‑
,z
‑
方向；t表示时间；M表示脉动风速谱的分段数量；N表示在每个分段上的随机频率数量；表示每个频率段的随机波数；表示无量纲空间坐标；用于表征生成速度分量的空间相关性；U
av
表示平均风速；f
m
是目标风速谱的第m段的频率；C
j
表示相关衰减常数，其中j＝1、2和3分别表示纵向、横向和垂直方向；γ表示调节因子；f
m,n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆山，闫渤文，周绪红，袁养金，万嘉伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：