基于OpenFOAM的正弦形沙丘表面流场特性研究

来源：上海理工大学学报杂志2017年第4期北京时间：

作者：王硕

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093;上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093;上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093;上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093;上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093

摘要：基于开源计算流体力学软件OpenFOAM，对沙丘表面流场进行数值模拟，将所得到的沙丘表面风速分布与野外观测结果进行对比，验证数值模拟的准确性.在此基础上，获得了距沙丘表面不同高度的速度分布曲线和沙丘表面上的速度矢量场，探讨了数值模拟结果对计算网格的敏感性，考察了沙丘宽高比对流场特性的影响.结果表明：OpenFOAM的标准k-ε模型能够预测低矮正弦形沙丘表面流场的速度转变特性；在贴近沙丘表面的内层，沙丘表面特定高度处的速度分布曲线相对于沙丘轮廓存在相位提前，随着高度的增加，相位提前量减少，速度变化趋于平缓；网格数目对外层速度分布影响较小，但对内层的速度分布则有重要影响；足够多的网格数目是获得精确的沙丘表面流场信息的必要条件，在沙丘流场数值模拟中应当引起重视；保持沙丘宽度不变，随着沙丘宽高比的减小，沙丘表面速度分布曲线的相位提前量变大，背风坡出现回流区，宽高比越小，回流区的长度与强度越大.

关键词：计算流体力学;正弦形沙丘;湍流;速度转变;网格敏感性

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51206113，51176128，51576130）；上海市科委科研计划项目（13DZ2260900）