基于流体仿真的椭球型树冠抗风性能研究
基于流体仿真的椭球型树冠抗风性能研究
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DOI：
10.13360/j.issn.2096-1359.2019.03.019
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
薛联凤
中科院分区：
文献类型：
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作者：
徐风;黄笑;顾一凡;云挺;薛联凤
近年来,随着全球气候频繁变化,台风等极端灾害性天气发生频率加剧,森林正面临着潜在的巨大损害。台风产生的风压、风速、湍流强度施加于林木上,使得林木风倒频繁发生。因此,研究树木的抗风性能有着重要意义。使用计算机仿真数值模拟方法对流场在林分中的运动进行求取,主要方法如下:首先通过GAMBIT对三维树冠进行树木建模并进行网格划分,其次使用标准k-ε方程组对三维树冠的流场分布进行模拟。最后通过模拟计算得到不同叶面积指数对应的树冠周围压力场、风速、湍动能分布。结果表明:对于单株树,当树冠孔隙度从0.25变化到0.75,即叶面积指数从2.77变化到0.58时,冠内风速在树冠内的波动幅度从8.0 m/s下降到4.0 m/s,树冠内压力的波动幅度从229.0 Pa下降到到143.5 Pa,湍流强度的波动幅度从6.03%降到3.40%;对于林冠来说,当孔隙度从0.25变化到0.75,即叶面积指数从2.77变化到0.58时,在林冠前后的风速差从17.67 m/s变化为15.89 m/s,压力差从180.38 Pa变化到117.38 Pa,湍流强度的变化幅度从4.0%变化到2.4%。由于树冠前后压差过大和树冠内风速差过大会导致树的结构遭到破坏,因此,越稀疏的林冠,抗风性能越好。