發(fā)布時間：2020-12-03 00:43

　　以室內(nèi)有隔板的低雷諾數(shù)空氣流動模型的試驗數(shù)據(jù)為依據(jù),利用ANSYS Fluent軟件,比較了4種湍流統(tǒng)計模型（標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、可實現(xiàn)k-ε模型、重整化群k-ε模型和SST k-ω模型）及4種壁面函數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)、可伸縮壁面函數(shù)、非平衡壁面函數(shù)和增強(qiáng)型壁面函數(shù)）對室內(nèi)空氣時均流場的預(yù)測能力.結(jié)果表明,重整化群k-ε模型的預(yù)測效果相對最佳,但4種湍流模型的預(yù)測能力差別不顯著,預(yù)測值與試驗值均吻合較好.對于中等疏密度網(wǎng)格,標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)對網(wǎng)格和流動的適應(yīng)性最好,預(yù)測能力最佳,而其他3種壁面函數(shù)的處理能力一般. 

【文章來源】：上海理工大學(xué)學(xué)報. 2017年01期 第81-85頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１通風(fēng)房間模型示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｖｉｅｗｏｆａｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｒｏｏｍｍｏｄｅｌ

ｕｎｃｔｉｏｎ能太小，否則會影響數(shù)值解的準(zhǔn)確性．表２是３種模型在３種網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)時的ｙ＋ｍａｘ（計算域中固壁面ｙ＋的最大值），因ＳＳＴｋ－ω模型沒有壁面函數(shù)選用問題，因此，表２未給出該模型的ｙ＋．顯然，３種網(wǎng)格不滿足ｙ＋＞１５的要求，但若將壁面處網(wǎng)格繼續(xù)增大，則計算收斂性變差，且從前文分析可知，３種網(wǎng)格的模擬值與試驗值的吻合度均較好，因此，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)對中等密度網(wǎng)格的適應(yīng)性良好．圖５是采用重整化群ｋ－ε模型和４種壁面函數(shù)時的模擬值比較．由圖５可知，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)、可伸縮壁面函數(shù)、非平衡壁面函數(shù)與增強(qiáng)型壁面函數(shù)的計算結(jié)果有較明顯的差異．表２壁面第一層網(wǎng)格的無量綱距離Ｔａｂ．２Ｎｏｎ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｔａｎｃｅｎｅａｒｗａｌｌｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｌａｙｅｒｏｆｍｅｓｈ網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)ｋ－ε模型可實現(xiàn)ｋ－ε模型重整化群ｋ－ε模型ｍｅｓｈ－１２．５＜１５．０＜９．８＜９．６ｍｅｓｈ－８＜１１．７＜８．１＜７．４ｍｅｓｈ－５＜８．０＜５．４＜５．４圖５重整化群ｋ－ε模型和４種壁面函數(shù)模擬結(jié)果比較Ｆｉｇ．５ＶｅｌｏｃｉｔｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｂｙｔｈｅＲＮＧｋ－εｍｏｄｅｌａｎｄｆｏｕｒｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ文獻(xiàn)［１２］建議在ｙ＋＜１１時采用可伸縮壁面函數(shù)，以避免標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)的模擬值因網(wǎng)格過密而可能偏離實際值．從表２可知，ｍｅｓｈ－５網(wǎng)格的ｙ＋滿足可伸縮壁面函數(shù)的適用條件，該壁面函數(shù)對流動的

低速送風(fēng)時，近壁面區(qū)的低雷諾數(shù)效應(yīng)明顯．因此，文獻(xiàn)認(rèn)為對近壁面區(qū)流動應(yīng)直接計算，湍流模型也應(yīng)采用ＬＥＳ（大渦模擬）法［２］，但該方法的計算成本相對較高．為明確各湍流模型的預(yù)測效果、壁面附近流動的處理以及網(wǎng)格要求，本文以機(jī)械通風(fēng)模型的試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)［３］，采用ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ軟件，對幾種常用的湍流統(tǒng)計模型和壁面函數(shù)的預(yù)測能力進(jìn)行比較，為建筑通風(fēng)問題的數(shù)值預(yù)測提供參考．１計算方法建筑通風(fēng)模型取自試驗研究［３］，如圖１所示，房間模型內(nèi)的隔板位于模型中間且高度為房間高度Ｈ的一半，氣流由進(jìn)口流入，出口流出，進(jìn)、出口面的尺寸相同且位置關(guān)于隔板對稱．模擬流動時，建筑內(nèi)外無溫差，控制方程為連續(xù)性方程、Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和湍流模型方程，方程具體形式可參見文獻(xiàn)［１１］．坐標(biāo)原點Ｏ位于房間左側(cè)墻與地面交線的中點，沿房間長、寬和高的方向依次為ｘ，ｙ和ｚ軸．試驗［３］給出了圖１中Ｌ１（位于進(jìn)口面中心且垂直該面的線段）和Ｌ２（位于房間對稱面上且ｚ＝Ｈ／４的線段）處的ｚ向速度ｕｚ．為方便討論，以隔板為界，將流域分為進(jìn)口區(qū)域和出口區(qū)域，并將Ｌ２上靠近隔板右側(cè)壁面附近區(qū)域定義為Ａ域，Ｌ２與Ｌ１的交點附近區(qū)域定義為Ｂ域，Ｌ２與模型右側(cè)墻面相交的附近區(qū)域定義為Ｃ域．命名ｙ＝０的面為ｓｙｍ面，由于整個流動關(guān)于ｓｙｍ面對稱，因此，計算域沿ｓｙｍ面取為模型的一半．進(jìn)口處氣流速度按試驗取為０．２３５ｍ／ｓ［３］，

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
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碩士論文
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