复杂形状建筑室内气流数值模拟—非规则网络有限体积法研究

摘要

在暖通空调领域室内环境数值模拟技术中,对复杂形状建筑室内环境的数值模拟一直是阻碍数值模拟技术广泛应用于工程实践的一大难题,该文针对此问题主要作了如下研究:提出非规则网格有限体积法对复杂形状建筑室内环境进行数值模拟,深入适合于非规网格的差分方案的构造与实施,离散方程系数矩阵对角占优特性的保持,非规则网格下压力速度解耦等关键问题,并给出了行之有效的解决途径;通过检验算例证明了非规网格有限体积法能有效处理不规则边界问题,并具有较高的精度;将该算法成功的应用于圆弧形屋顶房间,复杂外形影剧院、体育馆比赛大厅的室内气流分布的数值模拟中,结果表明该算法完全可以用于预测复杂形状建筑室内空调通风环境,为优化设计提供了一种强有力的分析手段.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1计算流体动力学在暖通专业的应用与发展

§1.2问题的提出及解决的思路

§1.3本文主要研究内容

第二章数值模拟基础理论

§2.1湍流模型理论

§2.1.1湍流研究的方法

§2.1.2湍流的基本理论

§2.1.3湍流模型

§2.1.4控制方程组的无因次化

§2.2控制方程的离散与求解

§2.2.1离散化方法

§2.2.2离散方程的建立

§2.2.3压力速度解耦

§2.2.4控制方程组的离散方程

§2.2.5控制方程的求解

第三章 不规则边界处理基本方法

§3.1隔离容积法

§3.1.1方法描述

§3.1.2隔离区域的处理方法

§3.1.3隔离容积法的特点

§3.2通度系数法

§3.3.1通度系数的概念

§3.3.2通度系数法的原理

§3.3.3通度系数法的特点

§3.3坐标变换法

§3.3.1概述

§3.3.2曲线网格生成

§3.3.3控制方程的变换

§3.3.4控制方程的离散及求解

§3.3.5求解步骤

§3.4有限单元元法

§3.5小结

第四章 非规则网格有限体积法

§4.1守恒离散

§4.2FVM的网格

§4.2.1结构和非结构网格

§4.2.2 FVM网格的构成

§4.3非规则网格有限体积法的基本原理

§4.3.1所用到的数学定律

§4.3.2基本原理

§4.3.3二维和三维非规则网格有限体积法

§4.3.4辅助公式

§4.4空间离散化

§4.4.1扩散项的空间离散化

§4.4.2对流项的空间离散化

§4.4.3 Peclet准则的引入

§4.4.4适合非结构网格有限体积法的对流差分方案

§4.4.5压力修正方程的处理

§4.4.6网格顶点处变量值的计算

§4.5小结

第五章 非规则网格有限体积法的应用研究

§5.1公式推导

§5.2检验算例

§5.2.1方腔内驱动流动数值计算

§5.2.2斜方腔内驱动流动数值计算

§5.2.3本节结论

§5.3复杂外形建筑室内气流分布

§5.3.1圆弧形屋顶房间气流分布

§5.3.2影剧院气流分布

§5.3.3体育馆比赛大厅气流分布方案分析

§5.3.4结论

第六章全文总结

致谢

参考文献