其他其他>其它检测 | 风雪流、颗粒运动轨迹方程、粗糙高度、单方程模型方法-北京博伦经纬科技发展有限公司

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应用领域	环保
检测样本	其他
检测项目	其他>其它
参考标准	GB5009-2001（2006 版）

风致积雪运动涉及到多相流问题。多相流有很多种，按参与流动的相的数目来分类，可以分为两相流、三相流和四相流等等，其中尤以两相流最为常见。两相流是由两种连续介质或一种连续介质和一种不连续介质组成。连续介质称为连续相，不连续介质称为分散相（或非连续相）。两相流主要有四种形式：气体和固体颗粒一起流动的称为气固两相流；气体和液体一起流动的称为气液两相流；液体和固体一起流动的称为液固两相流；两种不能均匀混合的液体一起流动的称为液液两相流。根据连续相中含有分散相的分布情况，又可将两相流分为均匀混合物流动和非均匀混合物流动。风雪运动属于气固两相流。与单相气体流相比，由于气固两相流中含有两种不相溶混的相，描述其流动的参数要远多于描述单相流的参数。同时，固体分散相的颗粒大小变化会引起流动性质及流动结果的很大变化等等。

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WS-SPC-95风雪流监测系统
型号：WS-SPC-95

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雪灾被认为是世界面临的十大灾害之一。建筑表面积雪的不均匀分布可能导致建筑物的坍塌，输电线上的积雪形成覆冰导线后可导致输电线塔毁坏，路面上的积雪可以导致交通的中断等等，严重影响了人类的生产实践活动。目前，对风雪运动在建筑方面的应用研究较少，本文从理论分析、数值模拟、风洞实验三方面入手，对建筑屋盖表面及其周边的积雪分布进行了研究，提供了一套系统的方法。本文主要进行了以下几方面的工作：

1．风雪运动的机理研究。在假定风雪两相流中的空气相为连续相，雪相为分散相的基础上，通过对雪颗粒进行受力分析，发现在研究风雪运动中，除重力、浮力和阻力外的其他作用在雪颗粒上的力都可以近似忽略。在此简化基础上，推导出雪颗粒的沉降速度和阀值摩擦速度表达式，并给出了风雪运动中雪颗粒运动的近似轨迹方程。

2.风雪运动中自保持边界条件的给定。边界条件的自保持性是正确模拟风雪运动的重要条件。文中首先结合低温风洞实验室的风雪实验数据，把文献的方法应用于风雪运动数值模拟中。经对比验算发现，文献的方法应用于风雪数值模拟中不能很好满足自保持性。为了进一步满足自保持性要求，引入等效物理粗糙高度，建立起雪跃移高度与等效物理粗糙高度的关系。结果表明，通过引入等效物理粗糙高度，边界条件的自保持特性得到了进一步的提高。最后对该方法的应用进行了推广验证。

3．风致积雪运动的数值模拟。首先在单相耦合假定的基础上，引入了风致积雪漂移运动的单方程模型方法，并以北京火车南站为例，采用单方程模型方法对屋盖表面的风致积雪分布进行了研究。接着在考虑雪颗粒运动对风场影响的基础上，提出改进的单方程模型方法，并以立方体模型为例，验证了改进单方程模型的有效性。最后，根据雪跃移和雪悬移的运动机理不同，提出两方程模型方法，并用两方程模型方法对开阔场地条件下的风致积雪运动进行了模拟，将模拟结果与实测数据和经典文献的计算结果进行了比较。文中同时还对影响计算结果的两个因素（升华和湍流度）进行了分析。为了方便结构设计人员使用，文中采用两方程模型方法对一典型屋盖—高低屋盖上的积雪分布进行了研究，将模拟结果与各国规范进行了对比，提出了高低屋盖上积雪的最不利分布情况。为了考察雪面高度变化对风场的影响，文中最后采用动网格方法对高低屋盖上的积雪分布进行了研究。

4.风致积雪运动的风洞实验研究。实验中首先测量了五种颗粒：细硅砂、粗硅砂、工业用盐、小苏打和玻璃珠的物理属性，接着根据风雪运动的理论分析，推导出需要满足的相似准则数，在介绍已有文献认为重要的实验准则数的基础上，提出本文认为必须满足的相似准则数。最后，根据相似准则数，选用细硅砂模拟雪颗粒进行实验，对高低屋盖模型和立方体模型进行了风致积雪分布实验，并将实验结果与数值模拟结果和实测结果进行了比较。

关键词：风雪流；颗粒运动轨迹方程；自保持性；粗糙高度；单方程模型方法；

两方程模型方法；跃移；悬移；风洞实验；相似准则；

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文献贡献者

北京博伦经纬科技发展有限公司

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