基于LBM-LES的室外湍流非稳态快速模拟方法的开发

摘要

在模拟非稳态风环境时,与建筑领域当前使用的基于有限体积法的大涡模拟(FVM-LES)相比,基于新型流体模拟法-格子玻尔兹曼法的大涡模拟(LBM-LES)算法简单、计算速度更快,受到了研究者的广泛关注.但LBM默认壁面边界条件Bounce-Back的缺陷导致其需要更细密的网格以获得与FVM-LES同等模拟精度.本研究引入壁面函数并开发了新的壁面条件wall-function bounce(WFB)提高LBM-LES的模拟精度.其次使用LBM-LES和FVM-LES对单体高层建筑周边风环境进行非稳态模拟,表明WFB提高了壁面附近的模拟精度,使LBM-LES达到了同等网格FVM-LES的模拟精度.模拟结果同时表明LBM-LES的计算速度与并行计算效率比FVM-LES更高,在大规模城市风环境非稳态模拟中表现出较高潜力.