粗糙元特征對風(fēng)洞中大氣表面層模擬的影響

王　麗　王　元　王大偉

摘要：采用不同尺度、不同鋪設(shè)密度的二維正方形粗糙元，在環(huán)境風(fēng)洞中對大氣表面層進行了模擬，使用粒子圖像速度場儀對所模擬的大氣表面層風(fēng)速廓線、湍流強度進行了測量，結(jié)果表明：當(dāng)粗糙元的鋪設(shè)長度達到實驗段入口高度的12倍以上時，依靠自然形成法所模擬的對數(shù)風(fēng)速廓線高度可達實驗段高度的60％；空氣動力學(xué)粗糙度Z₀最高可達粗糙元尺度的0.4～0.5倍，且Z₀隨粗糙元鋪設(shè)區(qū)到測量斷面的距離呈指數(shù)變化；同一高度上湍流強度隨粗糙元鋪設(shè)間距的增加而減小，當(dāng)廓線高度達到實驗段高度的40％以上時，湍流強度不隨粗糙元大小及鋪設(shè)密度的變化而變化，其大小為12％～13％，實際應(yīng)用中，在已知所需Z₀和摩阻風(fēng)速U，的情況下，可通過粗糙元尺度及鋪設(shè)密度的不同組合獲得滿足要求的大氣表面層，并確定實驗?zāi)Ｐ蛥^(qū)的位置和實驗段的入口風(fēng)速。