建筑火灾场模拟计算中的网格独立性——建筑防火性能化设计的若干问题探讨

建筑火灾的计算机模拟是建筑防火性能化设计的重要组成部分,场模拟是建筑火灾计算机模拟的主要方法之一。在场模拟计算中网格独立性分析直接影响计算结果的误差,甚至影响计算结果是否定性合理。通过对网格独立性问题进行研究和探讨,以求科学地认识和理解场模拟计算在性能化防火设计中的正确使用。

螺旋槽干气密封数值模拟网格独立性分析

对干气密封性能进行数值模拟时,计算网格的独立性非常重要。以螺旋槽干气密封为例,研究网格层数对干气密封数值模拟结果的影响。选择相同面密度的网格,在保证其正交质量的前提下,以端面开启力和气体质量泄漏率的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,分别通过增加螺旋槽内膜厚和非槽区膜厚网格层数,考察网格层数对螺旋槽干气密封数值模拟结果的影响。结果表明：槽深为5~9μm,非槽区膜厚为1~6μm时,非槽区膜厚网格层数对数值模拟结果的影响明显大于槽内膜厚层数;螺旋槽内膜厚网格为每微米1层,对应非槽区膜厚网格层数分别为7、8和10时,开启力和气体质量泄漏率的相对变化率均分别低于2%、1%和0.5%。

T型槽干气密封数值模拟网格独立性分析

本文用T型槽干气密封作为例子,分析面网格密度和网格层数在数值模拟时,对fluent模拟结果造成的影响。在确保网格质量良好以及计算机可运算的前提下,以端面开启力F_0和气体质量泄漏率St的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,通过分别改变T型槽槽区膜厚和槽坝区膜厚网格的层数,探究网格层数对模拟结果的作用影响。

呼吸式幕墙建筑烟气流动的网格独立性研究

对呼吸式幕墙建筑的结构特点,采用FDS数值模拟对其进行了网格独立性研究,当夹层厚度与夹层方向网格尺寸的比值不少于2.25时,认为其结果满足网格独立性要求。另外,结合了K.Overholt网格计算方法的优点,提出了一种新的解决呼吸式幕墙建筑数值计算的网格计算方法,即R&K网格尺寸计算法。

网格对CFD模拟结果的影响分析

在CFD模拟的过程中,高质量的网格对计算结果的影响至关重要。本文通过一个继电器内部流场的实例,描述了网格独立性检验的详细过程。通过Fluent双精度求解器,应用k-omega模型对比添加与不添加边界层时计算误差,进而探讨边界层网格对计算精度的影响。

基于全年冷热量的地道风埋管有效长度的分析

采用等效方管二维非稳态传热数值模型对地道风进行全年动态换热性能计算。首先进行网格独立性检验,建议计算网格为Δz=3 m、Δx=Δy=0.3 m;其次对等效方法进行误差分析,表明方管模型可以接受;然后基于成都地区的气象条件及办公建筑的间隙运行模式,计算分析深度、流速、管径对有效长度以及全年冷热量的影响;最后提出以全年冷热量作为有效长度的判定指标。结果表明,全年冷热量确定有效长度的方法可行。对埋管有效长度影响较大的因素是流速、管径;埋深对全年冷热量的影响明显,但对管长的影响不明显。地表下4 m以内埋管比较合适。

基于二维叉排管束模型的刷式密封旋涡分离点分析

为了进一步研究刷丝束内部气体流动,建立了刷丝束截面的二维紧凑叉排管束模型,运用Fluent软件对其进行气体流动数值模拟.首先根据网格独立性的判别标准,分析了网格加密程度对刷式密封数值模拟结果的影响,并以气流速度、压降和气体质量泄漏率的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,得到独立于计算精度的大致网格数.其次,模拟分析了不同排距管束模型在各压差下的气体流动,得到分离点S与刷丝间距和上下游压差之间的关系.计算结果表明:网格数在400 000左右时对数值模拟结果误差在2%以下,网格独立.分离点S位置在经历前1~2排刷丝束时逐渐向下游移动,最后趋于稳定.随着刷丝间距和上下游压差的增大,分离点S均会沿着刷丝表面发生后移,且位置在高压差条件下相对变化不大.

排烟朝向对密闭机舱火灾时风机流量压力特征及排烟效果影响的计算模拟

以利用FDS+HVAC系统对某典型密闭船舶机舱及其主要设备和防排烟系统(风机、管路、节点等)进行建模,设定典型火源、排烟、补风等边界条件,开展数值模拟,分析顶吸、侧吸两种排烟模式对风机流量压力特征及排烟效果的影响,结果表明,顶吸的排烟效果优于侧吸,顶吸模式下,排烟管道内的流量更大,导致更多的烟气被排出机舱,从而使得机舱内的烟气层高度和能见度更高,CO体积浓度和温度更低。

粒子云扩散完全解析和时间平均模拟的比较

本文将现有文献中轻度咳嗽的直接数值模拟(DNS)结果与k-ϵ模型的可压缩非定常雷诺平均N-S(URANS)方程得到的结果进行了比较.两种情况均采用单向耦合假设,将分散相模拟为球形拉格朗日粒子.URANS模型能够再现轻粒子(粒径小于64µm)的上升趋势,这归因于咳嗽所产生浮力的阻力作用.通过分析DNS和URANS的模拟结果发现,在重力作用下,大于64µm的粒子倾向于描述抛物线轨迹.网格独立性分析允许随着流动的发展,确定网格分辨率的增加对粒子云统计数据的影响.结果表明,k-ϵ模型过度预测了直径小于64µm颗粒的水平位移而对于大于64µm颗粒的预测则相反.