模型建筑群热环境的数值计算
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摘要
本文采用大涡模拟方法,对强迫对流换热下的模型建筑群进行了数值模拟。以10米的模型高度和4米/秒的平均风速为特征量的雷诺数2.7×10~6。本文计算了热不稳定(R_b=-0.5),中性,热稳定(R_b=0.5)3个算例,分析并比较了算例中地面、迎风背风面以及屋顶的平均热流。发现壁面的平均热流与其位置有一定关系。数值计算应用Open FOAM-2.3.0求解不可压缩大涡模拟方程,并利用Boussinesq假设计算浮力对流动的影响,亚格子模式选用动力拉格朗日模式。模型建筑为H=10米的立方体。计算域为4H×4H×4H,间距为H。水平方向采用周期条件;顶部速度为可滑移条件,温度为绝热条件;地面及立方体表面:速度不可滑移条件,温度给定。并在全部求解域内给定相同的体积力与热汇,以平衡阻力及底部热流。壁面第一层网格为1/160H,y~+最大值约为100,使用了速度及温度壁模型以分辨近壁处的摩擦及传热。热不稳定情况下,各个壁面平均热流如图1所示,迎风面及屋顶的平均热流最大,侧面及地面其次,背风面的平均热流最小。图2显示了墙面平均热流(同一高度进行平均)随高度的变化,屋顶附近的墙面平均热流最大,地面附近最小。中性和热稳定算例将在全文和报告中进行比较分析。
引文