道路交叉口風場之紊流的數(shù)值仿真研究,特別是大規(guī)模并行計算研究是當前國內(nèi)外研究的熱點問題,是特別重要的研究領(lǐng)域。準確預報道路交叉口風場可滿足工程實踐中對建筑規(guī)劃及設計的需要。工程應用中的各類道路交叉口風場往往具有前處理網(wǎng)格系統(tǒng)生成較復雜、數(shù)值計算量大等特點。如何提高各類風場之紊流數(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基金項目“基于多塊網(wǎng)格及大渦模擬的三維建筑風場并行分區(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場在屋面角變化的情況下屋頂風壓系數(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。
【學位單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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，同時也有從道路兩側(cè)建筑物表??面流入的風。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。當建筑群呈遞降型排列時，交叉口下風向的低速區(qū)范圍明顯??小于其它兩種類型，并且交叉口內(nèi)部風速較均勻，有利于氣流流通及下風向的污??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钪兴姷降慕徊婵诖蟛糠侄际怯衅频模茈y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，有偏移的交叉口風場與沒有偏移的交叉曰風場區(qū)別不大，均會在建筑群的??兩側(cè)及下風向存在明顯的縱滿。存在區(qū)別的是交叉口內(nèi)部流場，當交叉口出現(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及風向角三種建筑布局因素來分析來流風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型道路交叉口風場幾何模型、??網(wǎng)格劃分及建筑群標識圖，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