發(fā)布時間：2020-11-11 15:31

　　 道路交叉口風(fēng)場之紊流的數(shù)值仿真研究,特別是大規(guī)模并行計算研究是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點問題,是特別重要的研究領(lǐng)域。準(zhǔn)確預(yù)報道路交叉口風(fēng)場可滿足工程實踐中對建筑規(guī)劃及設(shè)計的需要。工程應(yīng)用中的各類道路交叉口風(fēng)場往往具有前處理網(wǎng)格系統(tǒng)生成較復(fù)雜、數(shù)值計算量大等特點。如何提高各類風(fēng)場之紊流數(shù)值仿真效率,是近年來的研究熱點。隨著計算機日新月異的發(fā)展,科學(xué)計算,特別是大規(guī)模、高性能并行計算越來越成為推動技術(shù)革命的強勁動力。關(guān)于紊流的數(shù)值計算方法,目前雷諾平均法、大渦模擬(LES)法和直接數(shù)值模擬(DNS)三者并存。本文在湖南省自然科學(xué)基金項目“基于多塊網(wǎng)格及大渦模擬的三維建筑風(fēng)場并行分區(qū)計算研究(編號：14JJ2103)”的資助下,基于大型CFD軟件FLUENT和高性能計算集群對不同類型的道路交叉口風(fēng)場開展了并行計算研究。其主要工作及相關(guān)結(jié)論如下：(1)在LINUX系統(tǒng)下構(gòu)建了基于大型CFD軟件FLUENT和高性能計算集群的風(fēng)場并行計算模擬系統(tǒng),配置好了相關(guān)作業(yè)提交系統(tǒng)及腳本；(2)利用高性能計算機集群以及FLUENT軟件模擬了不同屋面坡度下雙坡低層建筑的風(fēng)場,并對計算結(jié)果做了比較分析和驗證,得到了雙坡低矮建筑風(fēng)場在屋面角變化的情況下屋頂風(fēng)壓系數(shù)的變化規(guī)律；(3)運用高性能計算機集群以及FLUENT軟件對多種工況下“十”字型、“T"型、“Y”型道路交叉口風(fēng)場開展了大規(guī)模并行計算,并對相關(guān)數(shù)值模擬結(jié)果進行了比較分析,為道路交叉口規(guī)劃提供了有利參考；(4)基于工程流變學(xué)湖南省重點實驗室集群以及FLUENT軟件開展了不同網(wǎng)格類型(結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)以及不同網(wǎng)格數(shù)目下的集群并行計算效率分析。通過對在相同網(wǎng)格數(shù)前提下,變化參與并行計算核數(shù)的效率分析,得出了FLUENT并行計算最佳核數(shù)目的規(guī)律,隨著劃分網(wǎng)格數(shù)的增加,最佳核數(shù)大致呈現(xiàn)增長趨勢,但并不呈現(xiàn)線性增長關(guān)系。
【學(xué)位單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TU119
【部分圖文】：

行人高度為１．５ｍ剖面的流場分布情況進行比較分析。??（１）不同高度工況下的計算結(jié)果對比分析??圖４－３表示三種不同島度工況下（表４－０的速度云圖。由速度云圖可見，十??字型交叉口風(fēng)場的最大速度均處于與來流方向垂直的的道路入口處，出現(xiàn)此種情??況是由于此道路入口處不僅要承受來流方向的風(fēng)，同時也有從道路兩側(cè)建筑物表??面流入的風(fēng)。不難看出，Ｈ種工況下整個流域的最大速度均小于５ｍ／ｓ，滿足室外??活動的舒適性要求。當(dāng)建筑群呈遞降型排列時，交叉口下風(fēng)向的低速區(qū)范圍明顯??小于其它兩種類型，并且交叉口內(nèi)部風(fēng)速較均勻，有利于氣流流通及下風(fēng)向的污??染物排放。??－４００?－?４００?－??Ｏ．Ｓ?１?１５?２?：５?３?３５?４?０２〇４０＇化８?ｔ?１?２?１?４?ｔ＇６?１?８?２?２２２＂．＂ｆ?３?３二?０?２?０４?０６００?１?Ｕ?Ｍ?…８?２?２＿２２．＂．，２々?３??；??。?２００?４拍?ＧＯＯ?＆ＪＵ?ｉｉＷｕ?０?２００?４００?６００?６００?１０００?〇?２００?４００?６００?ＡＪｂ?ｔｕｕｕ??Ｘ?Ｘ?Ｘ??（ａ）工況Ｘｈｌ?（高度一致）?（ｂ）工況加２（遞降型）?（ｃ）工況Ｘｈ３（遞升型）??圖４－３高度工況下（Ｘｈｌ、Ｘｈ２、加３）?Ｚ＝１．５ｍ剖面速度云圖??Ｆｉｇ．４－３?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｃｏｎｔｏｕｒ?ｏｆ?ｈｅｉｇｈｔ?ｃａｓｅｓ?ｏｎ?ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｚ＝１．５ｍ??圖４－４和圖４－５分別表示Ｈ種不同高度工況下的全場流線圖和交叉口局部流??線圖。從圖中可Ｗ看出

（３）不同銜道偏移工況下的計巧結(jié)果對比分析??我們?nèi)粘Ｉ�活中所見到的交叉口大部分都是有偏移的，很難得有完全對稱的??道路交叉口。由速度云圖４－９可見，Ｈ種偏移工況下流域的最大速度均小于??５ｍ／ｓ，滿足行人室外活動的舒適性要求。偏移量的增加對于整個流域的速度場改??變不是特別明顯。??Ｉｆｈｉ??０?ｗ?？〇?，０？?０?２００?？０?＾?６００?ａｏｏ?，０００?０?ｗ?？？?Ｘ－?？？?１－??（ａ）工況別１（偏移２ｍ）?（ｂ）工況Ｘｂ２（偏移３ｍ）?似工況Ｘｂ３（偏移４ｍ）??圖４－９街道偏移工況剖面Ｚ＝１．５ｍ剖面速度云圖??Ｆｉｇ．４－９?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｃｏｉＵｏｕｒ?ｏｆ?ｓｔｒｅｅｔ?ｍｉｇｒａｔｉｏｎ?ｃａｓｅｓ?ｏｎ?ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｚ?＝?１．５?ｍ??圖４－１０和圖４－１１分別表示Ｈ種不同街道偏移工況（工況Ｘｂｌ？Ｘｂ３），Ｚ方向??高度為１．５ｍ剖面道路交叉口內(nèi)部全場流線圖和交叉口局部流線圖。從外部流場??來看，有偏移的交叉口風(fēng)場與沒有偏移的交叉曰風(fēng)場區(qū)別不大，均會在建筑群的??兩側(cè)及下風(fēng)向存在明顯的縱滿。存在區(qū)別的是交叉口內(nèi)部流場，當(dāng)交叉口出現(xiàn)偏??移時，豎向道路的靠近中也位置處往往會由于偏移而形成滿流，并且隨著偏移量??的增加

道路交叉口角度Ｗ及風(fēng)向角三種建筑布局因素來分析來流風(fēng)對十字型交叉口氣流??運動的影響，共分為１３種工況。表４－４？表４－６分別為不同高度、不同角度風(fēng)向??和不同角度的Ｙ型交叉口模擬工況表。圖４－１２為Ｙ型道路交叉口風(fēng)場幾何模型、??網(wǎng)格劃分及建筑群標(biāo)識圖，圖４－１２（ａ）中的ａ表示Ｙ型道路交叉口角度，公表示??來流風(fēng)向角。??表４－４不同高度的Ｙ型交叉口模擬工況表??Ｔａｂ．?４－４?Ｔｈｅ?ｎｕｍｅｒｉｃａｌ?ｃａｓｅｓ?ａｂｏｕｔ?ｄｉｆｆｅｒｅ打ｔ?ｈｅｉｇｈｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｙ－ｔｙｐｅ?ｉｔｅｒｓｅｃｔｉｏ打Ｓ??工況?Ｙｈｌ?Ｙｈ２?Ｙｈ３??建筑群Ｂｌ、Ｂ２、Ｂ３?建筑群Ｂ１高５０ｍ，?建筑群Ｂ１島３０ｍ??建筑物富度??高度均為?５０ｍ?Ｂ２、Ｂ３?髙?３０ｍ?Ｂ２、Ｂ３?寓?５０ｍ??車道寬度?雙向四車道（２０ｍ）?雙向四車道（２０ｍ）?雙向四車道（２０ｍ）??４３??
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本文編號：2879379