基于风洞模拟的不同出风口高度导风板的聚风效应

作者：徐铮铮; 高永^*; 韩彦隆; 张超; 田晓宁; 王鹏

来源：水土保持研究, 2023, 30(06): 284-306.

DOI：10.13869/j.cnki.rswc.2023.06.022

• 荒漠化防治
• 风速流场
• 导风板
• 风洞模拟
• 聚风效应

[目的]揭示不同出风口高度导风板下的风速流场特征及规律，阐明其聚风效能，进而为导风板配置模式提供理论支撑。[方法]应用风洞模拟手段，测定不同风向夹角(β=90°,β=60°,β=45°和β=30°)条件下，不同出风口高度(h=3 cm,h=5 cm,h=7 cm,h=9 cm)导风板的流场特征，分析1/2出风口高度处的相对风速。从而选取风向夹角(β)、出风口高度(h)、来流风速(V0)以及距离导风板的水平距离(x)等对导风板1/2出风口高度处各点位风速[V((x))]进行多元回归建模。[结果](1)各风向夹角条件下，不同出风口高度导风板均形成一定范围的强风区和增速区，但不同出风口高度及风向夹角下其流场特征存在差异。β=90°时，h=3 cm和h=5 cm导风板的增速区和强风区影响范围分别为最大；β=60°时，h=9 cm导风板形成的增速区和强风区影响范围均最大；β=45°和β=30°时，h=9 cm导风板增速区和集流加速区影响范围均最大。(2)β=90°和β=60°时，各导风板1/2出风口高度处相对风速随水平距离的变化近似呈“N”形。由于狭管效应，在0.5 H(H为模型高度)处达到相对风速峰值，而后气流发生扩散，到2 H处降至最低值。随迎风夹角减小，导风板垂直风向投影面积急剧减小，过境气流在板后汇集，此时对水平测点1 H后气流有较强加速效果。(3) 1/2出风口高度处导风板风速预测模型为V((x))=-0.144+0.145h+(-0.022)β+0.808V0+0.092x(R2=0.758)。[结论]风向夹角β=60°时，h=9 cm导风板聚风效果最优；构建的预测模型参数选用较为合理，模型拟合程度较高，可为导风板干扰下1/2出风口高度处各点位风速预测提供理论支撑。

• 单位
  内蒙古农业大学