防风网PM-IBM模型及其在堆场扬尘庇护区湍流模拟中的应用

来源：计算力学学报杂志2020年第5期北京时间：

作者：许栋,张博曦,及春宁,杨海滔

单位：天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072

摘要：防风网是煤炭和矿石等物料堆场的重要抑尘设施，能够利用多孔网板形成风速庇护效应，减少扬尘带来的大气污染。基于计算流体力学的数值风洞是预测防风网减风抑尘效率的先进手段，然而网板边界模型及其复杂阻风作用机制一直是风场湍流模拟的难点。本文将浸入边界法与多孔介质模型相结合，通过在NS方程中引入与渗流压降对应的力源项，建立PM-IBM（Porous Medium-Immersed Boundary Method）模型，实现了结构化网格下的防风网数值边界，并应用于堆场扬尘庇护区湍流风场模拟。结果表明，防风网网高大于1.4倍堆场高时，堆顶扬尘风速随网高呈非线性增长；PM-IBM模型结合通用计算流体力学求解器FLUENT，能够快速、高精度地模拟防风网的阻风作用，为堆场扬尘抑制效率评估提供数据支持。

关键词：防风网,抑尘,浸入边界法,多孔介质法,PM-IBM模型,

基金资助：国家自然科学基金创新研究群体项目（51621092）；国家自然科学基金（51579175；51979186）；天津市科技支撑计划（16ZXCXSF00020）资助项目.