导　　师： 汪新

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 随着CFD数值模拟技术不断的进步,越来越多的研究人员将CFD技术应用到城市微气候领域中。然而,CFD数值模拟的精度取决于湍流模拟方法和网格离散密度,对计算机硬件有较高的要求,一般性能的计算机难以满足城市微气候数值模拟对内存和存储要求,这会限制普通学者对CFD技术的应用。本课题采用基于相似理论设计的缩尺模型进行真实城市微气候数值模拟,从而保证了缩尺模型与真实现象的相似性。该方法可以一定程度的减少计算网格的数量,从而有效的降低对计算机内存和存储条件的要求,为上述问题的解决提供了可能的方法。本课题关于CFD缩尺模拟方法的验证分别从中性大气和考虑浮力影响的流动背景条件下的雷诺平均控制方程组出发,用方程推导法推导出足尺模型与缩尺模型之间相似流动需满足的相似性准则;通过同名相似准则一致性的原则推导出缩尺模型相似流动的边界条件以及虚拟流动介质的物理性能参数;基于Fluent 17.0平台对足尺模型和缩尺模型进行数值模拟;通过对比足尺模型与缩尺模型建筑群周围大气流动的模拟结果,从模拟的真实性、精确性和有效性三个方面进行研究分析,得出以下结论:1.基于中性大气流动背景条件下:(1)基于相似理论所建立的缩尺模型可以很好的再现足尺模型平面位置和竖向位置的流动形态,实现了现象相似。(2)缩尺模拟具有较高的精确性,足尺模型和缩尺模型的无量纲化结果在顺风道和建筑物迎风面的高风速区域拟合的最好,在漩涡区域这种低风速区域会出现一定程度的误差,同时表明了提高雷诺数可以提高缩尺模拟的模拟精度。(3)通过对比足尺模型和缩尺模型在相同条件下所需要消耗的计算时间,缩尺模型能够有效的提升计算效率。2.考虑浮力影响大气流动背景条件下:(1)基于相似理论所建立的缩尺模型可以很好的再现足尺模型平面位置和竖向位置的流动形态,实现了现象相似。(2)缩尺模拟具有较高的精确性,足尺模型和缩尺模型的模拟结果在顺风道和建筑物迎风面的高风速区域拟合的最好,在漩涡区域这种低风速区域以及近壁区域这种温差变化较大的区域会出现一定程度的误差,同时表明了雷诺数和理查德森数的大小会影响缩尺模拟的模拟精度。(3)通过对比足尺模型和缩尺模型在相同条件下所需要消耗的计算时间,结果表明缩尺模型能够有效的提升计算效率。更多还原

关 键 词： 相似理论 [3323907]中性大气 浮力影响 足尺模拟 缩尺模拟

分 类 号： [X51]

领　　域： []