浙江大学边界层风洞流场模拟研究

摘要

目前国内边界层流场模拟大多采用尖塔和粗糙元相结合的被动模拟方法，在借鉴国内主要风洞试验室尖塔设计方案的基础上，本文研制了一种多功能尖塔。ZD-1边界层风洞的试验段长18m，本文流场调试的目标位置位于大转盘中心处，距风洞入口位置13.5m，这个距离足够产生较为均匀的湍流场，因此将尖塔安装在风洞试验段的入口位置。风洞试验段宽4m，本文在入口位置共安装四座多功能尖塔，考虑到风速较高时尖塔会承受较高的压力，为了保证高风速下尖塔不被风吹走，在尖塔制作时中轴采用两根角钢拼接，角钢两端再用螺丝固定在与风洞内上下壁面紧贴固定的角钢腰槽上。为了解ZD-1风洞边界层流场的湍流能量分布和湍流结构，对B类地貌1:250，流场0.5m高位置的顺风向功率谱进行分析，发现顺风向功率谱结果与Karman谱比较接近，估算此位置的湍流积分尺度为0.64m，对应原型湍流积分尺度为160m，属于正常范围，可以用于工程实践。浙江大学边界层风洞在设计建造过程中就考虑到风洞流场调试的效率问题，配备了可收藏式三维移测架，同时自主研制了边界层模拟多功能装置，大大提高了流场调试的质量和效率，在风洞投入使用很短的时间内完成了多个边界层流场的调试工作，流场各项指标与实际风场吻合较好，为风工程研究奠定了良好的基础。