《室内空气流动数值模拟》07
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室内空气流动数值模拟的误差预处理法(1)(精)背景介绍随着现代建筑业的发展,人们对室内舒适性和空气质量的要求越来越高。
经过多年研究,数值模拟已成为研究室内空气流动的常用手段之一。
然而,在进行室内空气流动数值模拟时,由于建筑结构和气流的复杂性,误差较大是不可避免的问题。
因此,为了提高数值模拟的精度,研究误差预处理方法势在必行。
问题分析室内空气流动数值模拟的误差来源于多个方面,包括边界条件、数值算法、网格划分等。
较大误差往往会导致数值模拟结果和实际情况存在较大的差异,影响模拟结果的可靠性和实际应用价值。
因此,需要针对误差进行精细处理,以提高模拟结果的准确性。
解决方案误差预处理方法主要包括两类:预处理算法和后处理算法。
预处理算法主要针对数值模拟算法本身的误差进行改善,主要包括多重网格方法(Multi-Grid Method)、预处理共轭梯度法(PCG Method)等。
后处理算法主要针对数值模拟结果进行改善,主要包括误差修正方法(Error Correction Method)、后处理共轭梯度法(IPCG Method)等。
多重网格方法多重网格方法是一种寻找更精细数值解的方式,通过降低粗略矩阵的精度,然后再进行求解,最后再通过一定的方法将求出的解平滑化来获得更精确的数值解。
这种方法往往需要对算法进行反复迭代,以达到较好的效果。
多重网格方法的精度往往会受到网格剖分的影响,因此,在进行数值模拟前,需要对模拟区域进行充分划分。
预处理共轭梯度法预处理共轭梯度法是一种可以加快求解速度并提高求解精度的方法,通过对原方程进行预处理,将预处理后的方程进行求解,以此获得更加准确的数值解。
预处理共轭梯度法的效果往往与预处理阵的选择和预处理方法的设计有密切关系,需要进行一定的实验比较。
误差修正方法误差修正方法往往是通过在求解过程中对误差进行补偿,以获得更加精确的数值解。
误差修正方法的精度往往受到算法设计和预设参数的影响,因此,在进行误差修正时需要进行实验比较,以选择最佳的算法。
室内空气净化器气流组织的数值模拟研究李喜玉刘伟龙(珠海格力电器股份有限公司家电技术研究院广东珠海 519070)摘要:用AIRPAK软件模拟室内流场分布,并以速度不均匀系数为判据来分析各种情况下的流场;建立室内速度不均匀系数与洁净空气量的关系。
关键词:AIRPAK、速度不均匀系数、洁净空气量Numerical Simulation and Research of Airflow Distribution for the Room with the AirPurifierLI Xi-yu,LIU Wei-long(Household Electric Institute of Gree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai,519070,Guangdong,China)Abstract: An air purifier room was numerical simulated using AIRPAK, and in the same room analyses various kinds of valley distribution with the criterion which is established by asymmetric coefficient of velocity .The purpose is to establish an context between Asymmetric coefficient of velocity and CADR . Keywords: AIRPAK、Asymmetric coefficient of velocity 、CADR0引言空气净化器的目的是为了更好的净化空气中的有害物质,洁净空气量、净化效果和室内的流场分布有很大的关系。
设计一款同种类型的空气净化器时,需要根据房间的面积(A)确定空气净化器的送风量,而目前送审的联合企业标准中已经有根据房间面积确定洁净空气量(CADR)的标准:A=0.1* CADR,需要洁净空气量与送风量之间的关系,这样就可以由房间面积来设计合适风量的空气净化器,因CADR值是一个和室内气流组织分布有直接关系的参数,室内气流组织的分布目前还缺乏一种定量合理的评价体系,本文以速度不均匀系数评价室内气流组织,所以,本文旨在建立洁净空气量和速度不均匀系数的关系曲线,根据该曲线可以得到相应的CADR值所需要的K值,然后我们根据房间大小建立模型,给定一系列的风量数值,用AIRPAK仿真得到该K值下所需要的风量数值,即是所需的空气净化器风量值[1-2]。
浙江大学倾+学位论文第二章数值计算方法2.1所计算房间布置特点本文计算对象如图2一l所示,是一套169平方米四室两厅两卫的住宅,共九个房间,总长16.6米,总宽8.2米,高3.5米,内部各房门均为高1.95米,宽0.9米。
计算时所有内部的房门均处于开启状态。
:图2—1计算区域图2—2计算阿格2.2计算网格为保证得到流动的主要影响因素,需要考察一定尺度以上的涡,这就要求采用足够细的计算网格。
在对这一要求和计算耗时上的限制进行权衡后,结合实际房间尺寸,对计算区域划分了长、宽、高均为O.1m左右的六面体结构化网格,共计465214个,如图2—2所示。
计算结果证明采用该网格可以提供足够的流场信息。
2.3流动特点均匀。
由于甲醛分子量(30)与空气平均分子量(28.966)相近,因而密度相近可以认为这一假定不影响计算结果。
3.2工况一下各个房间内流动、污染物排放的特点以工况一为例分析各个房间流动、污染物排放过程的特点。
假设经过一段时间的积累后室内甲醛质量浓度为3.3256X10~[3]kg/kg,室外甲醛浓度为零。
开始通风后,外界空气从主卧和次卧1南面的门窗以2米/秒(相当于2级轻风)的速度流入,最后从厨房北面窗口流出(图3一1)。
工况一对该过程进行了计算,共计算了120秒内的流动和污染物浓度变化情况。
图3—1工况一计算嚏域图3—2到图3—6显示了工况一下的流场、甲醛浓度场变化情况图3—2工况一t=lOs时刻速度矢量场与甲醛浓度等值面图3—3工况一t=lOs时刻流线图X乜(a)1×104、2X10~、3Xlff7等值面(c)2×10—7等值面(b)1X10’7等值面(d)3X10-7等值向图34工况一t=lOs时刻甲醛质最浓度等值面(kg/kg)(a)高1.5m水平剖面(c)距左侧墙2.9米纵剖面(b)高2.5m水平剖面(d)距左侧墙4.4米纵剖面幽3—5]:况一t=-lOs时刻各剖面上的甲醛浓度分布(a)t=-20stb)t=-60s图3--7工况一主卧及卫生间2速度场和甲醛质量浓度×107水平剖砥图(高度1.5米)由计算结果可以得到各房问甲醛平均浓度随时问变化曲线,如图3—8所示。
室内空气流动的直接数值模拟
孙在;黄震;王嘉松
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2007(41)5
【摘要】应用直接数值模拟(DNS)技术,采用高分辨率的网格,计算了一个三维非定常的室内通风流场.对比激光多普勒仪器的测量数据,DNS显示了优异的预测能力,特别是准确地捕捉速度峰值的能力.其计算结果能够详细地描述出室内空气湍流流动的演变和细微的漩涡结构,为设计室内通风环境和研究室内污染物扩散传输提供了强有力的工具.
【总页数】4页(P677-680)
【关键词】直接数值模拟;室内;空气流动;预测
【作者】孙在;黄震;王嘉松
【作者单位】上海交通大学燃烧与环境技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】X169
【相关文献】
1.V2F模型在室内空气流动数值模拟中与其他湍流模型的比较研究 [J], 李孔清;龚光彩;汤广发
2.室内空气流动的简捷数值模拟方法 [J], 赵彬;李先庭;彦启森
3.室内空气流动数值模拟的N点风口动量模型 [J], 赵彬;李先庭;彦启森
4.湍流模型和壁面函数对室内空气流动数值模拟的影响 [J], 谢海英;张双;关欣
5.不同湍流模型数值模拟神光Ⅲ靶场室内空气流动的比较 [J], 张中礼;王易君;李明海
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建筑物空气流动场数值模拟及优化研究作为建筑工程师,如何保证建筑物的空气质量和室内环境是一个重要的问题。
空气流动场数值模拟及优化研究便成为了解决这个问题的重要方法。
建筑物内部的空气流动场会受到很多因素的影响,如建筑的形式、通风系统的设计、室内设备的位置等。
这些因素结合在一起会影响室内的空气质量和舒适度。
数值模拟能够帮助建筑工程师更好地了解建筑物内部的流动场,从而进行优化设计。
数值模拟采用计算流体力学(CFD)技术,可以模拟建筑物内部的气流运动,包括空气的流速、压力、温度等等,从而帮助工程师找到潜在的问题。
数值模拟需要建立合适的模型,考虑到建筑物的形式、通风系统的设计、室内设备的位置等因素。
一旦模型建立完毕,就可以使用计算机进行模拟,得出建筑物内部的气流运动以及各种参数分布情况。
通过分析数据,可以发现可能存在的问题,并且进行优化研究。
数值模拟优化研究的目的就是通过优化设计来改善建筑物内部的空气质量和舒适度。
优化的方法包括改变建筑物的形式、优化通风系统的设计,以及调整室内设备的位置等等。
这样做可以让建筑物内部的气流运动更加合理,从而改善室内环境。
另外,数值模拟还可以用于预测新建建筑的气流运动,提前发现潜在的问题。
当建筑物尚处于设计阶段时,进行数值模拟可以帮助建筑工程师更好地评估建筑的形式和通风系统的设计。
这使得工程师可以在建筑开始建造之前就进行必要的调整。
总的来说,数值模拟是一种非常有效的建筑物内部空气流动场研究方法。
通过数值模拟和优化研究,可以更好地了解建筑物内部的气流运动,从而优化建筑设计方案,达到改善室内环境的目的。
方型散流器空调室内空气流动的数值模拟
赵彬;李先庭;彦启森
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2002(024)005
【摘要】用N点风口动量模型和一个新零方程湍流模型对某办公室方型散流器空调的室内温度场和速度场进行了模拟,并和实验数据进行对比.结果表明,计算所得速度和温度分布与实测值吻合得很好,所用的风口模型和湍流模型能快速地将方型散流器空调通风的温度和速度场合理地模拟出来,可用于指导和优化同类空调通风气流组织设计.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】赵彬;李先庭;彦启森
【作者单位】清华大学建筑学院建筑技术科学系,北京,100084;清华大学建筑学院建筑技术科学系,北京,100084;清华大学建筑学院建筑技术科学系,北京,100084【正文语种】中文
【中图分类】TU83
【相关文献】
1.软管连接法在中央空调铝合金散流器安装中的应用 [J], 肖宁
2.散流器在FPSO空调系统设计中应用 [J], 安毓辉
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4.方形散流器风口速度场数值模拟 [J], 刘刚;吴春燕
5.家用壁挂式空调器室内气流组织数值模拟分析 [J], 赵运超;朱萌萌;刘小生;费华
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室内污染物换气过程的数值模拟摘要:利用计算流体力学(CFD)方法模拟了不同通风方式和不同送风速度下室内污染物的浓度分布。
模拟和分析结果表明,适当的送风速度可以有效的降低室内污染物的浓度;通风方式应与污染源的位置相适应,异侧送回风对污染物的排出比较有利。
关键词:室内污染物数值模拟通风方式Abstract: The concentration distribution of indoor pollutant under different ventilation patterns and different velocity of supplying wind is simulated using the method of computational fluid dynamics (CFD).The result of the simulation and analysis indicate that: the concentration of indoor pollutant can be reduced effectively using suitable velocity of supplying wind; the ventilation pattern should be accorded with the position of the pollutant source, moreover, supplying and returning wind from different sides is good for venting pollutant.Keywords: indoor pollutant; numerical simulation, ventilation pattern0 引言室内空间存在着各种污染物,这些物质直接关系到室内空气品质,对人体健康和舒适性有着重要的影响。
污染源空间分布、污染物释放强度、气流组织是影响室内污染物分布的主要因素,其中气流组织的状况决定着室内空气的温度、相对湿度和洁净度是否满足工作、生活、生产和科学试验对内部空气环境的要求,因此空调房间的气流组织是空调设计的重要内容。
室内空气流动数值模拟的误差预处理法
关键字:采用计算时间传统网格文中误差预处理收敛结果Error-pretreatment method for numerical simulation of indoor air flow
3 算例验证和对比
为检验误差预处理法的有效性,这里用两个较为典型的算例进行验
证。
例1 房间等温通风
文[2]对室内等温通风进行了测试,测试条件见文[3] 。
房间结构示意图见文[3]中图6,模拟结果和实验数据的对比参见文[3]中图7。
由文[3]中图7可以看出,采用误差预处理法的计算结果和实验结果吻合得很好,而对于同样的计算网格而言,采用误差预处理法计算达到收敛结果的时间比不采用该法在单层网格上计算达到收敛的时间为短。
表1列出采用误差预处理法和传统的数值计算方法对同样计算网格计算所用收敛时间的比较。
误差预处理法所用的时间只是传统迭代法的57.7%。
室内空气环境的数值模拟与通风模式的评估1唐振朝詹杰民中山大学应用力学与工程系摘要: 采用CFD技术对存在隔板及持续释放二氧化碳的污染源的开放式办公室进行了数值模拟,计算分析了两种通风模式下污染物在室内的分布状况以及空气年龄的变化情况,其中空气年龄的计算是利用Fluent软件提供的自定义函数接口技术引入了对应的输运方程来实现。
根据模拟结果对开放式办公室内如何选择通风模式提出了建议。
结果显示当污染源位置发生变化时,置换型通风模式与混合型通风模式在通风率和换气率的表现上也会发生变化。
当室内隔板数目增加的时候,置换型通风模式在房间的整体通风效果上要稍优于混合型通风模式。
关键字: CFD;隔板;通风模式;空气质量引言通风空调工程主要的目的是通过人工的或者是直接利用自然通风的方法,在有限的空间比如室内,创造一种舒适安全的空气环境。
室内空气的影响因素主要是空间的几何形状、换气方法和次数、送风口的位置、气流速度和温度以及与外界(如室外)的热量和质量交换[3]。
除了上述因素之外,室内环境的污染源也很大程度上影响了室内空气的质量,主要表现在微生物颗粒污染、挥发性有机污染物和化学反应生成物污染等等,因此,目前的研究重心除了传统意义上的通风模拟之外,还着重于模拟室内化学反应生成物如二氧化碳、一氧化碳等有害气体在室内的扩散,以评估室内的通风环境是否舒适和安全[4,5]。
用计算流体动力学(CFD)进行室内空气流动的数值模拟可以追溯到丹麦P. V. Nilsen 的博士论文[1],一开始,限于计算机的计算能力,能够模拟的问题有限。
主要是对室内的空气流动进行二维的模拟计算。
八十年代末期至九十年代初期,随着计算机能力的迅速提高和数值方法的发展,Chen. Q[7] 和Murakami. S[8]等研究人员开始尝试使用三维湍流模型对室内通风问题进行数值模拟,研究内容包括室内空气的流动、通风效果以及初步涉及到室内的温度、湿度等其他物理量的耦合问题的模拟。