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第七 章 CFD仿真模拟

第七 章 CFD仿真模拟
第七 章 CFD仿真模拟

第七章CFD仿真模拟

一.初识CFD

CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说,CFD相当于"虚拟"地在计算机做实验,用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程,得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布,从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。

1933年,英国人Thom首次用手摇计算机数值求解了二维粘性流体偏微分方程,CFD由此而生。1974年,丹麦的Nielsen首次将CFD用于暖通空调工程领域,对通风房间内的空气流动进行模拟。之后短短的20多年内,CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用进行得如火如荼。如今,CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的有力工具。

二.为什么用CFD

CFD是一种模拟仿真技术,在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。以预测室内空气分布为例,目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种:射流公式,Zonal model,CFD以及模型实验。

由于建筑空间越来越向复杂化、多样化和大型化发展,实际空调通风房间的气流组织形式变化多样,而传统的射流理论分析方法采用的是基于某些标准或理想条件理论分析或试验得到的射流公式对空调送风口射流的轴心速度和温度、射流轨迹等进行预测,势必会带来较大的误差。并且,射流分析方法只能给出室内的一些集总参数性的信息,不能给出设计人员所需的详细资料,无法满足设计者详细了解室内空气分布情况的要求;

Zonal model是将房间划分为一些有限的宏观区域,认为区域内的相关参数如温度、浓度相等,而区域间存在热质交换,通过建立质量和能量守恒方程并充分考虑了区域间压差和流动的关系来研究房间内的温度分布以及流动情况,因此模拟得到的实际上还只是一种相对"精确"的集总结果,且在机械通风中的应用还存在较多问题;

模型实验虽然能够得到设计人员所需要的各种数据,但需要较长的实验周期和昂贵的实验费用,搭建实验模型耗资很大,有文献指出单个实验通常耗资3000~20000美元,而对于不同的条件,可能还需要多个实验,耗资更多,周期也长达数月以上,难于在工程设计中广泛采用。

另一方面,CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点,故其逐渐受到人们的青睐。由表1给出的四种室内空气分布预测方法的对比可见,就目前的三种理论预测室内空气分布的方法而言,CFD方法确实具有不可比拟的优点,且由于当前计算机技术的发展,CFD方法的计算周期和成本完全可以为工程应用所接受。尽管CFD方法还存在可靠性和对实际问题的可算性等问题,但这些问题已经逐步得到发展和解决。因此,CFD方法可应用于对室内空气分布情况进行模拟和预测,从而得到房间内速度、温度、湿度以及有害物浓度等物理量的详细分布情况。

进一步而言,对于室外空气流动以及其它设备内的流体流动的模拟预测,一般只有模型实验或CFD方法适用。表1的比较同样表明了CFD方法比模型实验的优越性。故此,CFD方法可作为解决暖通空调工程的流动和传热传质问题的强有力工具而推广应用。

表1四种暖通空调房间空气分布的预测方法比较

比较项目 1射流公式 2 ZONAL MODEL 3CFD 4模型实验

房间形状复杂程度简单较复杂基本不限基本不限

?对经验参数的依赖性几乎完全很依赖一些不依赖

?预测成本最低较低较昂贵最高

预测周期最短较短较长最长

?结果的完备性简略简略最详细较详细

?结果的可靠性差差较好最好

?适用性 1机械通风,且与实际射流条件有关 2机械和自然通风, 3一定条件机械和自然通风4机械和自然通风

?

?三.什么是CFD

?什么是CFD?简单地说,CFD就是利用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术,这其中将涉及流体力学(尤其是湍流力学)、计算方法乃至计算机图形处理等技术。

?因问题的不同,CFD技术也会有所差别,如可压缩气体的亚音速流动、不可压缩气体的低速流动等。对于暖通空调领域内的流动问题,多为低速流动,流速在10m/s以下;流体温度或密度变化不大,故可将其看作不可压缩流动,不必考虑可压缩流体高速流动下的激波等复杂现象。从此角度而言,此应用范围内的CFD和数值传热学NHT(Numerical Heat Transfer)等同。另外,暖通空调领域内的流体流动多为湍流流动,这又给解决实际问题带来很大的困难。

由于湍流现象至今没有完全得到解决,目前HVAC内的一些湍流现象主要依靠湍流半经验理论来解决。

总体而言,CFD通常包含如下几个主要环节:建立数学物理模型、数值算法求解、结果可视化。可表述为图1所示的过程:

?图1 CFD的过程示意

3.1 建立数学物理模型

?建立数学物理模型是对所研究的流动问题进行数学描述,对于暖通空调工程领域的流动问题而言,通常是不可压流体的粘性流体流动的控制微分方程。另外,由于暖通空调领域的流体流动基本为湍流流动,所以要结合湍流模型才能构成对所关心问题的完整描述,便于数值求解。

如下式为粘性流体流动的通用控制微分方程,随着其中的变量f 的不同,如f 代表速度、焓以及湍流参数等物理量时,上式代表流体流动的动量守恒方程、能量守恒方程以及湍流动能和湍流动能耗散率方程。基于该方程,即可求解工程中关心的流场速度、温度、浓度等物理量分布。

3.2 数值算法求解

?上述的各微分方程相互耦合,具有很强的非线性特征,目前只能利用数值方法进行求解。

这就需要对实际问题的求解区域进行离散。数值方法中常用的离散形式有:有限容积,有限差分,有限元。目前这三种方法在暖通空调工程领域的CFD技术中均有应用。总体而言,对于暖通空调领域中的低速,不可压流动和传热问题,采用有限容积法进行离散的情形较多。

它具有物理意义清楚,总能满足物理量的守恒规律的特点。离散后的微分方程组就变成了代数方程组,表现为如下形式

可见,通过离散之后使得难以求解的微分方程变成了容易求解的代数方程,采用一定的数值计算方法求解 (2) 式表示的代数方程,即可获得流场的离散分布。从而模拟关心的流动情况。

3.3 结果可视化

?上述代数方程求解后的结果是离散后的各网格节点上的数值,这样的结果不直观,难以为一般工程人员或其他相关人员理解。因此将求解结果的速度场、温度场或浓度场等表示出来就成了CFD技术应用的必要组成部分。通过计算机图形学等技术,就可以将我们所求解的速度场和温度场等形象、直观地表示出来。如下图2所示即为某会议室侧送风时的速度场和温度场。其中颜色的暖冷表示温度高低,矢量箭头的大小表示速度大小。

可见,通过可视化的后处理,可以将单调繁杂的数值求解结果形象直观地表示出来,甚至便于非专业人士理解。如今,CFD的后处理不仅能显示静态的速度、温度场图片,而且能显示流场的流线或迹线

动画,非常形象生动。

图2a 某会议室侧送风形成的温度分布

图2b 某会议室侧送风形成的速度分布

四.CFD在暖通空调中的应用

?了解了为什么用CFD、什么是CFD之后,我们关心的问题就是CFD如何应用于暖通空调工程。

CFD主要可用于解决以下几类暖通空调工程的问题:

? 4.1 通风空调空间气流组织设计

通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调效果,借助CFD可以预测仿真其中的空气分布详细情况,从而指导设计。通风空调空间通常又可分为:普通建筑空间,如住宅、办公室、高大空间等;特殊空间,如洁净室、客车、列车及其它需要空调的特殊空间。如图3为利用CFD设计的某体育馆高大空间和某空调客车内部的气流组织结果,由此说明了CFD技术在通风空调空间气流组织设计方面的应用。图中用色调的暖冷表示温度的高低,矢量箭头的长短表示速度的大小,将空调空间内的流场形象直观地表示出来。

4.2 建筑外环境分析设计

建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响,所谓的建筑小区二次风、小区热环境等问题日益受到人们的关注。采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析,从而设计出合理的建筑风环境。而且,通过模拟建筑外环境的风流动情况,还可进一步指导建筑内的自然通风设计等。图4所示为利用CFD对某建筑小区的风环境模拟所得结果。图中色调暖冷和箭头长短均表示速度的大小。

4.3 建筑设备性能的研究改进

暖通空调工程的许多设备,如风机、蓄冰槽、空调器等,都是通过流体工质的流动而工作的,流动情况对设备性能有着重要的影响。通过CFD模拟计算设备内部的流体流动情况,可以研究设备性能,从而改进其更好地工作,降低建筑能耗,节省运行费用。如图5所示为对某蓄冰槽冬季用于蓄热以提高其利用率的CFD分析结果,图中显示的蓄热某时刻的槽内水温分布。由图可见此时槽内流动分层,没有明显的掺混流动,可以保证较好的蓄热和取热效果。

图3a 某体育馆空调送风速度分布图

?图3b 某空调客车内部空气气流组织图

图4 某小区外风环境模拟结果

图5 蓄冰槽蓄热动态过程分析

五.国内外研究动态

?CFD在暖通空调工程的应用始于1974年,国外在这方面发展较快,目前国内也有一些大学或科研机构在对此进行研究。就其研究方向而言,主要可分为两方面:基础研究和应用研究。目前,美国、欧洲、日本等发达国家对CFD的基础和应用研究都处于领先水平,我国的清华大学等也有较为独特的研究方向。下面简要介绍。

? 5.1 基础研究方面

目前CFD在暖通空调工程的应用基础研究方面,主要有如下新动态:

(1) 室内空气流动的简化模拟:美国MIT,从描述空调风口入流边界条件的方法、湍流

模型等方面进行研究,以对室内空气流动进行简化模拟;中国清华大学,研究空调风口入流边界条件的新方法、湍流模型以及数值算法,建立室内空气流动数值模拟的简捷体系;

2) 室内外空气流动的大涡模拟:美国MIT、日本东京大学,研究大涡模拟这一高级湍流数

值模拟技术在室内外空气流动模拟中的应用,目前已经开始尝试用于建筑小区和自然通风模拟等;

(3) 室内空气流动模拟和建筑能耗的耦合模拟:美国MIT,通过将简化的CFD模拟方法和

建筑能耗计算耦合对建筑环境进行设计;

5.2 应用研究方面

(1) 自然通风的数值模拟:美国MIT、香港大学等,主要借助大涡模拟工具研究自然通风问题;

(2) 置换通风的数值模拟:美国MIT、丹麦Aalborg大学、中国清华大学等,如地板置换通风、座椅送风等;

(3) 高大空间的数值模拟:中国清华大学等,以体育场馆为主的高大空间的气流组织设计及其与空调负荷计算的关系研究;

(4) VOC散发的数值模拟:美国MIT等,借助CFD研究室内有机散发污染物在室内的分布,研究室内IAQ问题;

(5) 洁净室的数值模拟:中国清华大学等;对型式比较固定的洁净室空调气流组织形式进行数值模拟,指导工程设计;

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第七 章 CFD仿真模拟

第七章CFD仿真模拟 一.初识CFD CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说,CFD相当于"虚拟"地在计算机做实验,用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程,得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布,从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。 1933年,英国人Thom首次用手摇计算机数值求解了二维粘性流体偏微分方程,CFD由此而生。1974年,丹麦的Nielsen首次将CFD用于暖通空调工程领域,对通风房间内的空气流动进行模拟。之后短短的20多年内,CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用进行得如火如荼。如今,CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的有力工具。 二.为什么用CFD CFD是一种模拟仿真技术,在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。以预测室内空气分布为例,目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种:射流公式,Zonal model,CFD以及模型实验。 由于建筑空间越来越向复杂化、多样化和大型化发展,实际空调通风房间的气流组织形式变化多样,而传统的射流理论分析方法采用的是基于某些标准或理想条件理论分析或试验得到的射流公式对空调送风口射流的轴心速度和温度、射流轨迹等进行预测,势必会带来较大的误差。并且,射流分析方法只能给出室内的一些集总参数性的信息,不能给出设计人员所需的详细资料,无法满足设计者详细了解室内空气分布情况的要求; Zonal model是将房间划分为一些有限的宏观区域,认为区域内的相关参数如温度、浓度相等,而区域间存在热质交换,通过建立质量和能量守恒方程并充分考虑了区域间压差和流动的关系来研究房间内的温度分布以及流动情况,因此模拟得到的实际上还只是一种相对"精确"的集总结果,且在机械通风中的应用还存在较多问题; 模型实验虽然能够得到设计人员所需要的各种数据,但需要较长的实验周期和昂贵的实验费用,搭建实验模型耗资很大,有文献指出单个实验通常耗资3000~20000美元,而对于不同的条件,可能还需要多个实验,耗资更多,周期也长达数月以上,难于在工程设计中广泛采用。 另一方面,CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点,故其逐渐受到人们的青睐。由表1给出的四种室内空气分布预测方法的对比可见,就目前的三种理论预测室内空气分布的方法而言,CFD方法确实具有不可比拟的优点,且由于当前计算机技术的发展,CFD方法的计算周期和成本完全可以为工程应用所接受。尽管CFD方法还存在可靠性和对实际问题的可算性等问题,但这些问题已经逐步得到发展和解决。因此,CFD方法可应用于对室内空气分布情况进行模拟和预测,从而得到房间内速度、温度、湿度以及有害物浓度等物理量的详细分布情况。 进一步而言,对于室外空气流动以及其它设备内的流体流动的模拟预测,一般只有模型实验或CFD方法适用。表1的比较同样表明了CFD方法比模型实验的优越性。故此,CFD方法可作为解决暖通空调工程的流动和传热传质问题的强有力工具而推广应用。 表1四种暖通空调房间空气分布的预测方法比较 比较项目 1射流公式 2 ZONAL MODEL 3CFD 4模型实验 房间形状复杂程度简单较复杂基本不限基本不限 ?对经验参数的依赖性几乎完全很依赖一些不依赖

医药工业洁净厂房设计要求规范

医药工业洁净厂房设计规范 第一章总则 第1.0.1条为了贯彻执行国家《药品生产质量管理规范》(以下简称GMP),提出符合GMP要求的生产厂房、设施及设备的设计要求,特制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于新建、改建和扩建的医药制剂、原料药和药用辅料的精制、干燥、包装工序,直接接触药品的药用包装材料、无菌医疗器械等医药工业洁净厂房的设计。 第1.0.3条医药工业洁净厂房诉设计必须贯彻国家有关方针、政策。做到技术先进、确保质量、安全实用、经济合理,符合节约能源和保护环境的要求。 第1.0.4条医药工业洁净厂房的设计,既要满足当前产品生产的工艺要求,也应适当考虑今后生产发展和工艺改进的需要。 第1.0.5条在利用原有建筑和设施进行洁净技术改造时,可根据生产工艺要求,从实际出发,充分利用现有的技术设施,符合因地制宜的原则。 第1.0.6条医药工业洁净厂房的设计应为施工安装、维护、管理、检修、测试和安全运行创造必要的条件。 第1.0.7条医药工业洁净厂房的设计除应执行本规范外,还应符合现行的国家标准、规范和规定的有关要求。 第二章生产区域的环境参数 第一节一般规定 第2.1.1条为了保证医药产品生产质量,防止生产环境对产品的污染,生产区域必须满足规定的环境参数标准。

注2:空气洁净度的测试以静态条件为依据,测试方法应符合国家医药管理工业洁净室和洁净区悬浮粒子的测试方法》中有关规定; 注3:对于空气洁净度为100级的洁净室,室内大于等于5μm尘粒的计数,应进行多次采样,当其多次出现时,方可认为该测试数值是可靠的。 第2.2.2条药品生产有关工序和环境区域的空气洁净度等级按国家CMP等有关规定确定。 第2.2.3条洁净室内的温度和湿度应符合下列规定: 一、生产工艺对温度和湿度无特殊要求时,以穿着洁净工作服不产生不舒服感为宜。空气洁净度100级、10000级区域一般控制温度为20~24℃,相对湿度为45~60%。100000级区域一般控制温度为18~28℃,相对湿度为50~65%。 二、生产工艺对温度和湿度有特殊要求时,应根据工艺要求确定。 第2.2.4条洁净室内应保持一定的新鲜空气量,其数值应取下列风量中的最大值: 一、非单向流洁净室总送风量的10~30%,单向流洁净室总送风量的2~4%; 二、补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量; 三、保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。 第2.2.5条洁净室必须维持一定的正压。不同空气洁净度的洁净区之间以及洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于5Pa,洁净区与室外的静压差不应小于10Pa。 青霉素等特殊药物生产洁净区,固体口服制剂配料、制粒、压片等工序洁净区的气压控制,应符合第8.5.1条要求。 第2.2.6条洁净室和洁净区应根据生产要求提供足够的照度。主要工作室一般照明的照度值不宜低于300LX;辅助工作室、走廊、气闸室、人员净化和物料净化用室可低于300LX,但不宜低于150LX。对照度要求高的部位可增加局部照明。

一维CFD模拟仿真设计

CFD simulation in Laval nozzle SIAE 090441313 Abstract We aim to simulate the quasi one dimension flow in the Laval nozzle based on CFD computation in this paper .We consider the change of the temperature ,the pressure ,the density and the speed of the flow to study the flow.The analytic solution of the flow in the Laval nozzle is provided when the input velocity is supersonic.We use the Mac-Cormack Explicit Difference Scheme to slove the question. Key words :Laval nozzle ,CFD,throat narrow. Contents Abstract .................................................. . (1) Introduction .............................................. .. (2) Simulation of one-dimensional steady flow (3)

Basis equations ................................................. (3) Dimensionless .......................................... . (10) Mac -Cormack Explicit Difference Scheme (11) Boundary conditions ................................................ (13) Reference .............................................. (13) Annex .................................................. .. (14) Introduction Laval nozzle is the most commonly used components of rocket engines and aero-engine, constituted by two tapered tube, one shrink tube, another expansion tube. Laval nozzle is an important part of the thrust chamber. The first half of the nozzle from large to small contraction to a narrow throat to the middle. Narrow throat and then expand

汽车外流场的数值模拟

汽车外流场的数值模拟 宁燕,辛喆 中国农业大学, 北京 (100083) E-mail :rn063@https://www.doczj.com/doc/083683892.html, 摘 要:利用CFD 方法,运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟,并对结果进行了处理与分析。研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况,表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等,在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。 关键词:汽车空气动力学;CFD ;车身外流场;FLUENT 1. 引 言 汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]:一种是进行风洞实验,另一种是利用计算流体动力学(CFD )技术进行数值模拟。传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验,存在着费用昂贵、开发周期长等问题。另外,在风洞实验时,只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值,而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。 随着计算机技术和计算流体动力学的发展,汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。 2. 控制方程和湍流模型 汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场,由于外形复杂易引起分离,所以应按湍流处理。汽车外流场的时均控制方程式[2]如下:3,2,1,=j i ;z x y x x x ===321,,;,: u u =1w u v u ==32,平均连续方程:0=??i i x u 平均动量方程:??? ???????????????+????+???=??i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u μρ κ方程 ρεκσμμκρκ?+??????????+??=??G x x x u j t j j j )( ε方程 κερκεεσμμερε221)(C G C x x x u j t j j j ?+??????? ???+??=?? -1-

洁净厂房设计规范2019

1 总则 1.0.1为在医药工业洁浄厂房设计中贯彻执行国家有关方针政策,做到技术先进、安全可靠、确保质量、节能环保,制定本标准 1.0.2本标准适用于新建、扩建和改建的医药工业洁净厂房设计。生物制品、毒性药品、精神药品、麻醉药品以及放射性药品的生产和质量检验设施除应执行本标准外,尚应符合国家有关的监管规定。 1.0.3医药工业洁净厂房的设计应为施工安装、系统设施验证、维护管理、检修测试和安全运行创造必要的条件 1.0.4医药工业洁净厂房的设计除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准规范的规定。 2术语 2.0.1医药洁净室pharmaceutical clean room 空气悬浮粒子和微生物浓度,以及温度、湿度、压力等参数受控的医药生产房间或限定的空间。

2.0.2医药工业洁净厂房pharmaceutical industry clean room 包含医药洁净室的用于药品生产及质量控制的建筑物 2.0.3人员净化用室room forcleaning personne 人员在进人医药洁净室之前按一定程序进行净化的房间 2.0.4物料净化用室room forcleaning materia 物料在进入医药洁净室之前按一定程序进行净化的房间 2.0.5受控环境controlled environment 以规定方法对污染源进行控制的特定区域 2.0.6悬浮粒子airborne particles 用于空气洁净度分级的空气悬浮粒子尺寸范围在0.1um~1000um 的固体和液体粒子。 2.0.7微生物microorganIsms 能够复制或传递基因物质的细菌或非细菌的微小生物实体 2.0.8含尘浓度particle concentration 单位体积空气中悬浮粒子的数量

汽车外流场分析-前期报告

工业大学2015届本科毕业设计(论文)前期报告 毕业设计(论文)题目:汽车外流场分析研究 专业(方向):车辆工程 学生信息:110324、田野、车辆113 指导教师信息:86024、武一民、教授 报告提交日期:2015年3月23日 容要求: 1.研究背景 随着汽车工业的不断发展和制造技术的快速提高,汽车的外部造型和气动特性受到了极大的关注。汽车气动阻力在很大程度上影响着汽车性能,尤其对于高速行驶的汽车,气动力对其性能的影响占主导地位,因此良好的空气动力稳定是汽车高速、安全行驶的前提和必要条件。因此,在汽车开发过程中,研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。 空气动力学是来自于汽车外部的约束条件,它主要研究的是汽车的气动特性,其研究成果不仅直接影响着汽车的动力性、燃油经济性、操纵性、稳定性、舒适性、安全性等,还间接影响着轿车的外观款式及审美的流行趋势【1】。汽车行驶时所受的空气作用力可以被分解为阻力,升力,侧向力,横摆气动力矩,纵倾气动力矩,侧倾气动力矩6个分量。在这6个分量中,由于当今汽车空气阻力所消耗的动力至少和滚动摩擦相当【2】,所以长期以来空气阻力系数的大小就成为衡量汽车空气动力性能的最基本的参数,因此汽车空气动力学的最主要的研究容也就是设法降低汽车的空气阻力系数。减小空气阻力主要是通过减少汽车的迎风面积和空气的阻力系数来实现,一般而言迎风面积取决于汽车的体积,空气阻力取决于车身造型。因此,汽车车身紧凑和流线形是提高燃油经济性、充分发挥汽车动力性的途径。不同的车身造型会使得车身风压中心的位置不同,汽车在高速行驶的情况下,因受到气动侧向力的作

用而使得汽车轮胎的附着力减小,造成汽车极其容易跑偏,即使得汽车的操纵稳定性有所下降【3】。因此,车身气动造型的完美与否对汽车的性能有着至为重要的影响。不同的气动造型会给车身带来不同的气动力效应,从而影响到汽车的各项性能。良好的气动造型设计应该具有较小的气动阻力系数。世界汽车造型的发展基本与降低风阻系数的技术研究同步,从箱型、流线型、船型到鱼型和契型,每一次造型风格变化都带来了风阻系数的大幅降低【4】。对设计车速较高的车辆,除了随车速平方增加的气动阻力外,气动升力和气动侧力所带来的操纵稳定性问题也需要考虑,不合理的气动造型设计将会造成发飘、转向性能变差等操纵失调问题【5】。 举一个例子,汽车气动阻力的主要成分是压差阻力,而压差阻力与汽车的尾流结构有密切的关系。分析气动阻力的构成成份可知,总阻力的85%来自压差阻力,其余15%为摩擦阻力。压差阻力9%来自车身前端,而91%来自车身尾部(其值随车身长短及外形不同而异)。如果从气动阻力的机理来看。它是由形阻和涡阻构成,涡阻占40%左右主要来自于汽车的尾涡【6】。在大量实验观测和理论分析结果表明,在基本流场为定常的情况下,对流动施加弱扰动,可以使已经分离的流动再附着,从而可以控制尾流【7】。因此,给汽车加装合适的后扰流板,优化汽车尾流流场结构,可以有效的减小气动升力和诱导阻力,改善汽车空气动力特性。 在汽车车身设计中,车身空气动力学特性对汽车各方面性能有重要影响,气动阻力系数是衡量车身空气动力学特性的重要参数。测试气动阻力系数的方法主要有三种:风洞试验法、功率平衡法和数值计算法【8】。因汽车的风洞实验对车身空气动力学有极强的预测性而被用在汽车设计中,但弊端是实验手段复杂、费用高、周期长。近年来,随着计算机应用技术和湍流理论的发展,把计算流体力学应用到汽车设计上已成为可能,从而把原来只能在风洞中进行的实验转化到计算机上来,基于CFD的汽车空气动力学数值模拟技术在汽车造型设计中发挥着越来越重要的作用。由于数值计算法具有效率高、成本低、应用围广等优点得到迅

CFD仿真验证及有效性指南

CFD仿真验证及有效性指南 摘要 本文提出评估CFD建模和仿真可信性的指导方法。评估可信度的两个主要原则是:验证和有效。验证,即确定计算模拟是否准确表现概念模型的过程,但不要求仿真和现实世界相关联。有效,即确定计算模拟是否表现真实世界的过程。本文定义一些重要术语,讨论基本概念,并指定进行CFD仿真验证和有效的一般程序。本文目的在于提供验证和有效的重要问题和概念的基础,因为一些尚未解决的重要问题,本文不建议作为该领域的标准。希望该指南通过建立验证和有效的共同术语和方法,以助于CFD仿真的研究、发展和使用。这些术语和方法也可用于其他工程和科学学科。 前言 现在,使用计算机模拟流体的流动过程,用于设计,研究和工程系统的运行,并确定这些系统在不同工况下的性能。CFD模拟也用于提高对流体物理和化学性质的理解,如湍流和燃烧,有助于天气预报和海洋。虽然CFD模拟广泛用于工业、政府和学术界,但目前评估其可信度的方法还很少。这些指导原则基于以下概念,没有适用于所有CFD模拟的固定的可信度和精确度。模拟所需的精确度取决于模拟的目的。 建立可信度的两个主要原则是验证和有效(V&V)。这里定义,验证即确定模型能准确表现设计者概念模型的描述和模型解决方案的过程,有效即确定预期模型对现实世界表现的准确度的过程。该定义表明,V&V的定义还在变动,还没有一个明确的最终定义。通常完成或充分由实际问题决定,如预算限制和模型的预期用途。复合建模和计算模拟没有任何包括准确性的证明,如在数学分析方面的发展。V&V的定义也强调准确度的评价,一般在验证过程中,准确度以对简化模型问题的基准解决方法符合性确定;有效性时,准确度以对实验数据即现实的符合性确定。 通常,不确定性和误差可视为与建模和仿真准确度相关的正常损失。不确定性,即在任一建模过程中由于缺乏知识导致的潜在缺陷。知识缺乏通常是由对物理特性或参数的不完全了解造成的,如对涡轮叶片表面粗糙度分布的不充分描述。知识缺乏的另一个原因是物理过程的复杂性,如湍流燃烧。误差即在建模和

汽车外流场的数值模拟

摘要 随着汽车技术的发展以及道路交通的完善,汽车实用车速大大提高,汽车空气动力学成为汽车行业的重点研究方向之一。本文采用CFD方法对某轿车进行三维外流场的数值建模。 本课题运用UG绘制出实车的1:1三维模型。在建立仿真模型过程中,考虑到仿真时间与计算机硬件问题,对实车部分细节做出相应的简化。然后利用ICEM软件建立有限元模型。本文采用四面体+三棱柱网格混合方案划分网格,并采用密度体包围整个轿车,以对其周围计算区域进行网格加密处理,并对轿车表面面网格做局部细化。选用Realizablek- 湍流模型,并在其近壁面采用标准壁面函数以提高车身表面流动的模拟精度。最后利用FLUENT进行模型分析,得出车身表面压力分布图和速度矢量图,通过分析整车表面速度和压力特性,了解气流运动规律和情形。并通过仿真所得结果计算出该轿车的气动阻力系数与升力系数。根据本文仿真结果并结合轿车造型可以看出,对于轿车,由于流线型造型特点,其气阻力系数相对较小,但是气动升力系数不稳定。而对于轿车这种高速行驶的汽车,出于安全与稳定性考虑,降低其气动升力比减小气动阻力有着更实际的意义。 关键字:计算流体力学数值模拟气动阻力气动升力

Abstract As the development of automobile technology and improved transport facilities, The vehicle`s Practical Velocity has greatly been improved, vehicle aerodynamics has already been one of the key research directions in the automotive industry. this paper builds a three-dimensional flow field numerical simulation model for a coupe with the existing method of CFD. The project builds the three-dimensional model of real car (l:l) with the use of UG. During the modeling process, there are some simplifications for some of the details of real car, thinking about the simulation time and computer hardware problems. Then this essay builds the finite element model with the ICEM software. In this paper, tetrahedral + Prism hybrid mesh program was used, and the whole couple surrounded by density Body to define the grid surface area. Realizable k- turbulence model used, and Standard wall function near the wall to enhance the body surface flow simulation accuracy. Finally, after the analysis of the model with the use of FLUENT,we obtains the body surface pressure distribution and the velocity vector. through the analysis of vehicle’s surface speed and pressure characteristics, we can understand the laws and situations for air movement. It’s shows that the simulation results obtained meets the flow field characteristics and laws. Then the coupe’s aerodynamic resistance coefficient and lift coefficient can be calculated from the result of the aerodynamic simulation.According to the simulation results and the coupe modeling we can seen that, for the coupe, due to its aerodynamic modeling features, the aerodynamic drag coefficient is relatively small, while the aerodynamic lift coefficient instable. For such a high-speed coupe car, out of considerations of security and s tability, it has more and more Practical significance to reduce the aerodynamic lift than aerodynamic drag. Key words: Computational fluid dynamics: Numerical simulation: Aerodynamic Resistance coefficient; Aerodynamic lift coefficient;

车流量仿真分析-Flotran CFD

2006年用户年会论文 基于ANSYS流体动力学的车流量仿真分析1 [刘长虹,郑杰,朱晓华,张海波,黄虎,陈力华] [上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201600] [ 摘要 ] 将交通流比拟为管道流体模型并且利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN CFD流体分析模块对隧道口交通流进行比拟及仿真,得出相应交通流量模型和车辆流动模拟图。并对不同车速下 交叉道口的通行能力进行模拟,确定出最佳车速比。且对不同入口形状进行车流通畅度的 ANSYA软件比较模拟,通过模拟直观的展示出不同道路入口形状对车流和道路的影响。最后对 高峰路段路口设计提出有关建议。 [ 关键词]交通流,交通流模型,ANSYS,模拟 Simulating to Traffic Flux By the ANSYS Fluid Dynamic Analysis [Liu Changhong, Zheng Jie, Zhu Xiaohua, Zhang Haibo, Huang Hu, Chen Lihua] [Automobile College Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201600] [Abstract ] Firstly, based on the fluid dynamic mechanics of channel, a traffic flow model is built. Secondly, the traffic flow model on cross road is simulated with the finite element method software (ANSYS). Then according to the calculating results, the simulating traffic ability at the entrance of the roadl in different speed and the different entrance figures are calculated directly. Finally, some suggestions of designing the heavy road are given. [ Keyword ] traffic flow, traffic flow simulation, ANSYS, Simulation. 1.前言 当前,社会经济的迅速发展与交通建设的相对滞后,已经构成非常突出的世界性矛盾,在发展中国家尤其突出。在我国许多大城市中,交通堵塞,事故频繁,成了众所周知的“都市顽症”。以上海市为例,上世纪九十年代的资料表明,在交通高峰期,市中心机动车平均车速不到15km/h,最低的车速仅仅为4km/h,即低于正常的步行速度。解决这个矛盾的一个重要办法是大力进行市政交通建设,实现交通的立体化,现代化。同时还要保证建设道路的合理性。交通流理论是解决这类方法的一种理论方法[1,2],其中有根据流体动力学理 1上海市教委基金项目(041NE31)和上海市科委基金项目(04QMX1452)资助

汽车车身外流场计算模型及仿真

汽车车身外流场计算模型及仿真 文章利用计算流体力学方法,基于Fluent软件平台分析研究汽车的空气动力性能。通过对作为边界的车身外表面以及流场的网格划分,并采用适当的矩阵代数算法,得到汽车外部流场的近似数值解,从而了解汽车周围流速、压力等的分布情况,进而确定汽车的气动特性与參数。 标签:计算流体力学;Fluent;外流场;网格划分;数值模拟 引言 汽车在行驶的过程中不可避免的要与周边空气发生相互作用,随着车速的增加,这种相互作用会愈加的剧烈。空气对在行驶中的汽车施加力和力矩,从而影响汽车的行驶。所以,在汽车开发过程中,研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。另外,汽车的空气动力学性能不仅影响着汽车的燃油经济性,同时也对汽车的动力性、稳定性和操作性等方面有着巨大的影响,所以现代汽车设计越来越关注汽车的空气动力性能研究。 随着计算机技术的迅猛发展,对汽车结构分析的技术已基本成熟,且对更为复杂的流动问题的模拟计算也在不断的发展,其中计算流体力学(Computational Fluid Dynamics 简称CFD)受到了越来越多的关注。计算流体力学已从定性的分析发展到定量的计算,其应用也从最初的航空领域不断的扩展到包括汽车在内的多个领域[1-3]。新车型的开发过程中,空气动力性能分析是必不可少的。利用数值模拟的方法对汽车行驶中的外流场进行分析能够用来预测或解决一些理论及实验都无法处理的复杂流动问题,并能取代部分实验环节。但要求对问题的物理特性有足够的了解,才能建立合适的数学方程及相应的初始、边界条件等,这些都离不开实验和理论方法的支持。目前,数值方法主要是应用欧拉方程和纳维-斯托克斯方程。在汽车设计的研究分析领域,数值方法与传统的研究方法相结合,能够有效地改善汽车性能、节约研究资金、提高研究效率。汽车车身外流场计算模型及仿真是计算流体力学在汽车外流场分析方面的应用研究之一[4-8]。本文通过建立汽车车身外流场的计算模型,利用计算流体力学方法和适当的矩阵代数算法,基于Fluent仿真平台,分析研究汽车车身的空气动力性能。 1 汽车车身绕流的数学模型 流场运动中,流场运动基本方程是根据基本物理定律质量守恒、动量守恒、能量守恒定律按一定的流体流动模型推导的。对于空气来说,当风速小于三分之一声速时,也就是风速小于408km/h,可以认为是不可压缩气体。而对汽车来说,最高速度一般都小于400km/h,因此汽车空气动力学研究可以把周围的气体考虑成不可压缩的。轿车绕流问题一般为定常、等温、不可压缩的三维流场,由于复杂外形会引起气流的分离,由于计算机技术的限制,目前还不能实现,现在工程中应用最广泛的方程是雷诺时均N-S方程,为使方程封闭这里采用可实行的K-?着模型。

医药工业洁净厂房设计规范

医药工业洁净厂房设计规 范 Jenny was compiled in January 2021

医药工业洁净厂房设计规范 第一章总则 第条为了贯彻执行国家《药品生产质量管理规范》(以下简称GMP),提出符合GMP要求的生产厂房、设施及设备的设计要求,特制订本规范。 第条本规范适用于新建、改建和扩建的医药制剂、原料药和药用辅料的精制、干燥、包装工序,直接接触药品的药用包装材料、无菌医疗器械等医药工业洁净厂房的设计。 第条医药工业洁净厂房诉设计必须贯彻国家有关方针、政策。做到技术先进、确保质量、安全实用、经济合理,符合节约能源和保护环境的要求。 第条医药工业洁净厂房的设计,既要满足当前产品生产的工艺要求,也应适当考虑今后生产发展和工艺改进的需要。 第条在利用原有建筑和设施进行洁净技术改造时,可根据生产工艺要求,从实际出发,充分利用现有的技术设施,符合因地制宜的原则。 第条医药工业洁净厂房的设计应为施工安装、维护、管理、检修、测试和安全运行创造必要的条件。 第条医药工业洁净厂房的设计除应执行本规范外,还应符合现行的国家标准、规范和规定的有关要求。 第二章生产区域的环境参数 第一节一般规定 第条为了保证医药产品生产质量,防止生产环境对产品的污染,生产区

注3:对于空气洁净度为100级的洁净室,室内大于等于5μm尘粒的计数,应进行多次采样,当其多次出现时,方可认为该测试数值是可靠的。 第2.2.2条药品生产有关工序和环境区域的空气洁净度等级按国家CMP等有关规定确定。 第2.2.3条洁净室内的温度和湿度应符合下列规定: 一、生产工艺对温度和湿度无特殊要求时,以穿着洁净工作服不产生不舒服感为宜。空气洁净度100级、10000级区域一般控制温度为20~24℃,相对湿度为45~60%。100000级区域一般控制温度为18~28℃,相对湿度为50~65%。 二、生产工艺对温度和湿度有特殊要求时,应根据工艺要求确定。 第2.2.4条洁净室内应保持一定的新鲜空气量,其数值应取下列风量中的最大值: 一、非单向流洁净室总送风量的10~30%,单向流洁净室总送风量的2~4%; 二、补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量; 三、保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。 第2.2.5条洁净室必须维持一定的正压。不同空气洁净度的洁净区之间以及洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于5Pa,洁净区与室外的静压差不应小于10Pa。 青霉素等特殊药物生产洁净区,固体口服制剂配料、制粒、压片等工序洁净区的气压控制,应符合第条要求。

轿车尾流fluent仿真分析与设计

轿车尾流fluent仿真分析与设计 1.1空气动力学在汽车中的应用 空气动力学特性是汽车的重要特性之一,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性与安全性。其中,空气动力学中的空气阻力(风阻)是影响油耗的首要因素,降低风阻系数则是提高汽车燃油经济性的重要途径之一。汽车空气动力学性能对汽车的安全性、经济性和舒适性具有重要影响。汽车空气动力学的首要研究任务是通过试验或者数值模拟研究获得汽车行驶时汽车本身所受到的气动力的变化,改善汽车的行驶性能,评价汽车的节能水平。 1.2阶背式轿车与直背式轿车简述 阶背式轿车国际上简称L型车,也称为三厢式轿车,具有后备箱。它通常是中高档轿车的款式,涵盖的车型最多,从夏利三厢、富康988、捷达、奥迪一直到凯迪拉克、劳斯莱斯。在一般人的眼中,这车型是引擎置在车头,中间省几个座位,四扇车门,车尾有个分隔的行李厢,即三厢式设计。缺点是扁阔的尾厢放不下较大件的行李,而且乘客在行车时,也照顾不到放在后备厢的东西。在驾驶方面,由于车身重心是在前方偏中位置,所以有中性转向的特性。随着生活水平的日益提高, 外出旅行成了人们休闲的新时尚, 直背式旅行轿车(简称直背式轿车)在人们旅行时起着非常重要的作用, 既能载人又能载物.但缺点是后行李仓空间不足以简化的直背式轿车模型为研究对象。 1.3国内外研究现状 当前国内外对汽车外流场的研究已经比较深入,已经有大量的相关文献发表,北航的康宁、李光辉教授借助商用计算流体力学软件STAR-CD,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算加装行李架前后的轿车在不同车速下的车身气动阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证数值计算结果的正确性。计算结果表明,不同剖面形状的行李架对直背式轿车外

医药工业洁净厂房设计规范GMP-97

医药工业洁净厂房设计规范 GMP—97 目录 医药工业洁净厂房设计规范 (1) 第一章总则 (2) 第二章生产区域的环境参数 (2) 第一节一般规定 (2) 第二节环境参数的设计要求 (2) 第三章厂址选择和总平面布置 (3) 第一节厂址选择 (3) 第二节总平面布置 (4) 第四章工艺设计 (4) 第一节工艺布局 (4) 第二节人员净化 (5) 第三节物料净化 (6) 第五章设备 (6) 第六章工艺管道 (8) 第一节一般规定 (8) 第二节管道材料、阀门和附件 (8) 第三节管道的安装、保温 (8) 第四节安全 (9) 第七章建筑 (9) 第一节一般规定 (9) 第二节防火和疏散 (9) 第三节室内装修 (10) 第八章空气净化 (11) 第一节一般规定 (11) 第二节净化空气调节系统 (11) 第三节气流组织 (12) 第四节风管和附件 (13) 第五节青霉素等药物生产洁净室的特殊要求 (13) 第九章给水排水 (14) 第一节一般规定 (14) 第二节给水 (14) 第三节排水 (14) 第四节工艺用水 (14) 第五节消防设施 (15) 第十章电气 (16) 第一节配电 (16) 第二节照明 (16) 第三节其它电气 (17) 附录一名词解释 (18) 附录二本规范用词说明 (19)

第一章总则 第1.0.1条为了贯彻执行国家《药品生产质量管理规范》(以下简称GMP),提出符合GMP要求的生产厂房、设施及设备的设计要求,特制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于新建、改建和扩建的医药制剂、原料药和药用辅料的精制、干燥、包装工序,直接接触药品的药用包装材料、无菌医疗器械等医药工业洁净厂房的设计。 第1.0.3条医药工业洁净厂房诉设计必须贯彻国家有关方针、政策。做到技术先进、确保质量、安全实用、经济合理,符合节约能源和保护环境的要求。 第1.0.4条医药工业洁净厂房的设计,既要满足当前产品生产的工艺要求,也应适当考虑今后生产发展和工艺改进的需要。 第1.0.5条在利用原有建筑和设施进行洁净技术改造时,可根据生产工艺要求,从实际出发,充分利用现有的技术设施,符合因地制宜的原则。 第1.0.6条医药工业洁净厂房的设计应为施工安装、维护、管理、检修、测试和安全运行创造必要的条件。 第1.0.7条医药工业洁净厂房的设计除应执行本规范外,还应符合现行的国家标准、规范和规定的有关要求。 第二章生产区域的环境参数 第一节一般规定 第2.1.1条为了保证医药产品生产质量,防止生产环境对产品的污染,生产区域必须满足规定的环境参数标准。 第2.1.2条医药工业洁净室和洁净区应以微粒和微生物为主要控制对象,同时还应对其环境的温度、湿度、新鲜空气量、状差、照度、噪场院等参数作出必要的规定。 第2.1.3条环境空气中不应有不愉快气味以及有碍药品质量和人体健康的气体。 第二节环境参数的设计要求 第2.2.1条医药工业洁净厂房空气洁净度按表2.2.1规定分为三个等级。 医药工业洁净厂房空气洁净度等级表2.2.1

医药工业洁净厂房设计规范

国家医药管理局医药工业洁净厂房设计规范 默认分类 2008-07-13 12:25 阅读1075 评论3 字号: 大中小 主编部门:国家医药管理局上海医药设计院 批准部门:国家医药管理局 施行日期:1997年1月1日 编制说明 为在我国医药行业深入实施GMP,适应医药工业洁净厂房建设的需要,国家医药局推行GMP、GSP委员会设计规范专业组决定组织编写《医药工业洁净厂房设计规范》。 本规范由上海医药设计院主编,缪德华同志执笔,武汉医药设计院、重庆医药设计院等单位参与。在编写过程中广泛眚注医药行业内有关方面意见,并先后数次组织医药设计单位与大中型骨干企业的专家进行了认真的讲座修改,由局推行GMP、GSP委员会寓言并原则通过。之后,局综合经济司(原局计划)就规范主要内容向卫生部药政局、药品监督办公室的领导、专家征询了意见并得到了她们的理解与支持。在此基础上,局GMP设计规范专业组对本规范作了修改定稿。 本规范编制工作结合国内外GMP的进展与医药工业洁净厂房建设、使用的实践经验,提出了我国医药工业洁净厂房设计的基本要求。各单位在新建、改建与扩建的工程设计中遵照执行。并认真总结经验,提出修改意见,以使本规范日臻完善。 国家医药管理局 第一章总则 第1、0、1条为了贯彻执行国家《药品生产质量管理规范》(以下简称GMP),提出符合GMP要求的生产厂房、设施及设备的设计要求,特制订本规范。 第1、0、2条本规范适用于新建、改建与扩建的医药制剂、原料药与药用辅料的精制、干燥、包装工序,直接接触药品的药用包装材料、无菌医疗器械等医药工业洁净厂房的设计。 第1、0、3条医药工业洁净厂房诉设计必须贯彻国家有关方针、政策。做到技术先进、确保质量、安全实用、经济合理,符合节约能源与保护环境的要求。 第1、0、4条医药工业洁净厂房的设计,既要满足当前产品生产的工艺要求,也应适当考虑今后生产发展与工艺改进的需要。 第1、0、5条在利用原有建筑与设施进行洁净技术改造时,可根据生产工艺要求,从实际出

汽车外流场数值模拟计算综述

https://www.doczj.com/doc/083683892.html, 耿艳 (河海大学环境工程与环境科学学院 210098) gy6933@https://www.doczj.com/doc/083683892.html, 中文摘要:随着大型高速电子计算机和用于流体分析的数值模拟计算技术的迅速发展,计算流体力学在实际的汽车设计和分析中得到了初步的应用。目前,理论分析、试验研究和数值模拟互相渗透、互相补充,共同促进了汽车外流场的研究。主题词:湍流 湍流模型 计算水力学 汽车外流场 综述 1、引言 自然界中的实际流动绝大部分是三维的湍流流动,如河流,血液流动等。湍流是流体粘性运动最复杂的形式,湍流流动的核心特征是其在物理上近乎于无穷多的尺度和数学上强烈的非线性,这使得人们无论是通过理论分析、实验研究还是计算机模拟来彻底认识湍流都非常困难。我国的周培源提出了著名的剪切湍流方程理论[1],在世界上首次建立了一般湍流的雷诺应力所满足的输运微分方程组,由此被公认为湍流模型理论的奠基人。1950年又提出先解方程后平均的湍流理论。50年代末,他完善和发展了湍流相似理论,80年代中又把它应用到模型理论中去,获得了巨大成功。1951年西德的Rotta发展了周培源所开创的工作,提出了完整的雷诺应力模型[2]。他们的工作是以二阶封闭模型为主的现代湍流模型理论的最早的奠基性工作。自60年代以后,由于计算机技术与数值方法的飞跃发展,种类繁多的湍流模型以及各种湍流模型的检验、比较工作大量涌现[3-8]。

https://www.doczj.com/doc/083683892.html, 所谓湍流模型就是以Reynolds平均守恒方程中的湍流输运项的规律作出公设性的假定,以使联立方程组封闭。如果一个模型是较为完备的,那么这个湍流模型的模数相对于湍流条件和几何特性来说是唯一的和不变的。然而,现在还没有这样一个较为通用的模型。因此在上述假定条件下,产生了许多湍流模型,诸如:高雷诺数模型[9,10],低雷诺数模型[11,12],近壁湍流模型[13],双尺度湍流模型[14]等等。 湍流模型的间题集中在如何应用模拟的方法求解未知的湍流有效粘性系数或者各个Reynolds应力分量的间题上。近年来,工程界非常关注工程湍流模型的研究,一个新的研究领域—计及流体流动、传热和传质的湍流模拟计算的新技术正在世界各国迅速发展。文献[15, 16]对此进行了较为详尽的分析,指出此类模型尤其在应用于绕流流场时必然存在一些不可避免的问题和缺陷。 常用的k-ε模型比Reynolds应力模型(DSM)简单得多,但前者通用性较差。另一方面DSM虽然通用性好。但对工程应用而言又嫌过于复杂即经济性差。正是基于这种情况,Rodi [17,18]提出了一种折衷方案,即所谓代数应力模型(ASM),试图将通用性和经济性加以调和。代数应力模型(ASM)又可以分为湍流浮力回流代教应力模型[19]、三维浮力环流代数应力湍流模型[20]。Launder.B.E.和Spalding,D.B.在文献[21]中指出,k-ε双方程模型是先后由周培源(1945)、Davidov (1961)、Harlow-Nakayama (1968)、Jones-Launder (1972)提出来的,在所有各种双方程模型中,k-ε双方程模型的应用及经受的检验最为普遍。 3、汽车外流场的数值模拟 3.1汽车外流场的描述 汽车绕流流场十分复杂,典型流动特征为三维、粘性、湍流、分离和非定常。汽车绕流为三维流动,复杂几何形状使流动参数沿汽车运动方向呈非周期性变化;

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