零方程模型用于空调通风房间气流组织数值模拟的研究

为了对Chen提出的零方程模型进行评价,研究了三种典型的空调通风房间气流组织工况(强迫对流、混合对流和自然对流),同时采用Prandtl的混合长度理论和双方程K-ε湍流模型的计算结果作为比较。研究表明,总体来说Prandtl的混合长度理论能够获得比Chen的零方程模型更好的结果;从这两种零方程模型的构造分析,Prandtl混合长度理论较为合理,但Chen的零方程模型更容易收敛。相对于双方程K-ε湍流模型,零方程模型仍属于低级模型,计算精度有限,但它能极大地节约计算资源。

零方程模型在大空间建筑热环境模拟中的应用

应用零方程模型进行大空间建筑热环境的有限元数值模拟 ,利用零方程模型简单快速的特点求解对精度要求不高但对速度比较敏感的大型工程问题。对于实际应用中出现的数值发散现象 ,引入对水平对流项的SUPG方法。并通过工程实际应用对算法进行了验证。

用于建筑绕流模拟的零方程模型

为提高住区微环境模拟时的计算效率,该文提出了用以代替两方程湍流模型的零方程湍流模型。该模型经风洞实验验证,可达到与当前实际工程中常用的标准k-ε模型相近的计算精度。同时,实际尺度的建筑上应用的结果表明:该零方程模型对网格的要求比标准k-ε模型更低;同等计算条件下,该模型可使计算时间显著减少。通过减少网格数量,加快计算速度,该模型可有效改善计算效率,可作为今后实际工程应用中标准k-ε模型的有效替代者。

零方程湍流模型在列车车厢内气流数值模拟中的应用

采用k-ε湍流模型对列车车厢内气流进行数值模拟需要消耗大量的计算时间,为此,提出了采用零方程湍流模型对列车车厢内的气流组织进行数值模拟;分别采用零方程湍流模型与k-ε湍流模型对列车车厢内的空气流动及传热进行了数值计算,经分析比较可知,该两种湍流模型的数值计算结果吻合程度较好,采用零方程湍流模型可大大缩短计算时间,利用其简单、快捷的特点,可以为列车空调系统的工程设计提供简便的数值模拟方法。

零方程湍流模型用于城市微气候的模拟研究

室外微气候环境对城镇人居环境和建筑能耗有重要影响,数值模拟技术作为快速的预测方法能有效评价社区规划的优劣。文章选用风洞实验数据对湍流涡粘度表达式进行优化,提出新的零方程湍流模型(ZeroEQ),并与两方程湍流模型(MMK)、大涡模拟(LES)和风洞实验数据进行对比分析;通过对寿安新城区零方程湍流模型的应用分析,探讨该模型应用于实际工程项目的可行性。结果表明:在同等计算机配置下,Zero-EQ模型比MMK模型快60%,是LES模型计算所需时间的1/15,能有效地预测不规则建筑群的流场分布;通过分析不同地形区域的风热环境特点,Zero-EQ模型可快速预测城镇微气候环境,为城区规划设计提供合理建议。

基于零方程湍流模型大空间数据机房气流组织数值模拟

建立了零方程湍流模型和机房物理模型,对大空间数据机房的室内热环境进行了模拟研究,比较分析了机房内不同高度平面的温度场和速度场。模拟结果显示,机房温度分布极不均匀,各个高度机架周围热点温度明显偏高,在机房右侧闲置区域由于两股逆向气流的混合产生旋涡现象,形成负压区并卷吸了冷通道的空气,造成极大的冷量浪费。提出冷通道封闭、右侧低压区加隔板、空调侧加隔墙3种改进措施,模拟了各种措施下机房内的热环境状况。结果表明,3种措施均可以有效地改善机房内的温度分布,消除热点温度区域,实现冷量的有效利用。

新的零方程紊流模型在空调车厢设计中的运用

采用适于汽车空调车厢内部特性的零方程紊流模型对空调车厢内部流场和温度场进行了数值仿真及实验研究 。

湍流模型在列车空调气流组织中的应用

空调车室内空气的速度场,温度场研究是空调车室内气流组织设计及空调室内舒适环境评价与研究的基础。针对零方程模型,k-ε湍流模型,湍流大涡模型在列车空调气流组织中的应用进行分析比较,所得结论对列车的空调效果及车内舒适环境的优化提供了依据。

湍流模型

常用的湍流模型可根据所采用的微分方程数进行分类为:零方程模型、一方程模型、两方程模型、四方程模型、七方程模型等。湍流的特点湍流是不规则、多尺度、有结构的流动,一般是三维、非定常的,具有很强的扩散性和耗散性。从物理结构上看,湍流是由各种不同尺度的带有旋转结构的涡叠合而成的流动,这些涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。

封闭机箱冷却流场的热优化设计

机箱的散热能力不仅会影响计算机的计算速度,也会影响各元器件的使用寿命。为了提高计算机封闭机箱的散热能力,依据湍流理论,建立了机箱冷却流场数学模型,并采用Icepak电子热设计专用软件对排风和进风方式进行了仿真优化。通过分析比较封闭机箱内电子元器件的温度、热流速度曲线、风流动轨迹图,获得了较为理想的温度场的冷却方式。优化结果表明,该优化方案实用、简单、准确,机箱散热效果好,为电子产品热设计提供了一个较为理想的热分析方法。

Airpak软件在气流组织领域的应用

Airpak是用于模拟室内气流组织的CFD专用软件,用于工程领域和科学研究。介绍了Airpak软件的基本特点,并用该软件模拟了某办公室的气流组织和热舒适性,为改善室内热环境提供参考。

传统大学生宿舍夜间室内空气品质分析

本文利用计算流体力学技术,建立传统大学生宿舍物理和数学模型,对宿舍的通风状况进行模拟分析和实验验证。湍流模型采用室内零方程模型,速度压力解耦采用SIMPLE算法。采用德图testo435-635-735风速仪测量风速,验证模拟计算的准确性。在此基础上,进一步对夜间宿舍内的空气流动进行模拟分析,从而获得开窗的不同位置对整个宿舍内的空气龄分布的影响,以此分析夜间宿舍内的空气品质,并对夜间开窗位置提出一些建议。

溢流坝坝面掺气初生点的数值模拟

采用零方程模型对溢流坝上紊流边界层进行数值模拟,引入流函数Ψ将紊流边界层方程组化为常微分方程。用boxmethod对方程进行数值离散,模拟溢流坝紊流边界层的发展。将数值模拟结果与试验结果进行了对比,理论计算与实际观测尚吻合。运用此模型对掺气初生点位置进行了预测,预测出掺气初生点的位置。