欢迎扔砖头！lxsbruce1 请进。

shepherd

[这个贴子最后由shepherd在 2003/06/04 08:35pm 第 1 次编辑]

  据我了解，目前模拟室内气流组织时通常有三种方法，即标准两方程 模型＋壁面函数法、新零方程模型（见网友lxsbruce1 的帖子）、低雷诺数两方程模型。采用标准 模型就意味着不可能对近壁区做出很好的模拟，还有标准 模型无法模拟层流和湍流共存的流场！新零方程模型我也用它做过模拟，计算速度没得说，但存在和标准 模型同样的问题，无法模拟层流和湍流共存的流场。低雷诺数两方程模型已提出近20年，有不下20种具体形式，其中LB等模型能较好的模拟自然对流、混合对流情况。
  以下是我近期用LB模型所做的二维空间的模拟的介绍。
  模拟的物理模型为侧送侧回的二维流场（图1），送风口、回风口不做模型，四壁等温（7度），分别模拟等温、制热（进口温度35度）两种工况。进口速度均布（3m/s），出口速度按以下方式确定：法向速度局部质量守恒、切向速度齐次Neumann条件、并满足总体质量守恒。速度、压力耦合采用交错网格上的simplec算法。等温工况下的流场图见图2。图3，图4为制热工况下的流场图和温度场图。
  模拟的结果表明，流场可分为两块：送风口附近的湍流区、除此以外的层流区，如果我的模拟的没有问题，那么用前两种模型进行室内气流组织模拟就无理论根据可言！制热工况下的流场可以发现，由于浮升力作用存在，流场与等温时的有很大区别！
以上是我个人的一些见解，欢迎各位大侠赐教。QQ：6041700

shepherd

图1

shepherd

图2

shepherd

图3

shepherd

图4

lxsbruce1

据我所知，新零方程模型（Q.Chen）好像是在实验测试确定边界条件的基础上，利用超级计算机用DNS方法模拟很多室内流动工况的基础上，使用零方程模型的思想，得出湍流粘度的经验公式，主要是用来工程模拟计算，就此而言精度是足够了。适用范围是狭窄的，但却为工程人员室内CFD模拟提供了一种很好的方法，这也是他们（Q.Chen）设计的初衷。至于理论根据，比如普朗特的混合长理论就是一个很好的例子。其实利用那种模型更合理，很大程度上也取决于计算的目的。

shepherd

[这个贴子最后由shepherd在 2003/06/04 08:34pm 第 2 次编辑]

  最初，我是对零方程模型抱有很大希望的，它的速度是所有做CFD的人所梦想的，但是当我发现零方程和低雷诺数两方程模型在基本流态上存在不一致时，我不得不放弃零方程模型。理由很简单，用它做出来的东西，太容易受到攻击，甚至是否定了！
  零方程模型不能模拟层流和湍流并存情况的原因在于，Q.Chen在建立模型时就没有考虑层流和湍流并存的情况，而这种情况在室内流场是很普遍的！举个简单的例子，如果空调房间的几何尺寸很大，而气流速度很小，进口气流无法带动整个流场流动，该流场必然是层流和湍流并存。
  另外，Q.Chen只是将零方程模型的结果和标准两方程模型的结果作了对比，而没有选择精度很高的模型，如NH模型进行对比，这也是我放弃零方程模型的另外一个原因！

lxsbruce1

你所说的“Q.Chen在建立模型时就没有考虑层流和湍流并存的情况”，但他确实在一篇文章里面针对置换通风房间进行了对比计算，而置换通风系统内的流态是“层流或低温流状态”，不知道对此如何解释？

shepherd

[这个贴子最后由shepherd在 2003/06/04 11:19pm 第 1 次编辑]

请问是哪篇文章？
Q.Chen在其文章‘A Zero-equation turbulence model for indoor airflow simulation,Energy And Buildings,28(1998)137-144’说的很清楚，零方程模型相对于标准两方程模型而言，最大的优势就在于其计算速度！

lxsbruce1

我觉得Chen开发的零方程模型是针对于计算室内流场、温度场和浓度场等（“The model can calculate airflow pattern and the distributions of air velocity,temperature,contaminant concentrations and pressure.”摘自你提的那篇文章），包括我说的那篇文章（ Jelena Srebric，Qingyan Chen，Leon R.Glicksman．Validation of a zero-equation turbulence model for complex indoor airflow simulation．ASHRAE Transactions，1999，105(2)：414~426），确实都没有提到湍动能的计算，原因是什么？对于室内流动，谁能说的清哪里是层流，哪里是湍流？即使在被称为层流洁净室里，恐怕也是这样吧。所以我觉得此模型用在工程计算中，预期室内流场、温度场的分布是完全可以的，但也许不适合做理论性很强的问题。
还有，我想问一下，你做三维问题的时候是自己编程还是用商用软件？我还没编过三维程序，在用商用软件计算置换通风房间时，根本就算不出合理的结果，不知你有没有这方面的经验？欢迎赐教！

shepherd

[这个贴子最后由shepherd在 2003/06/05 07:23pm 第 1 次编辑]

我目前所做的模拟都是自己编程计算的，三维的没编过，但我想由二维向三维扩展并不困难，问题在于机器的性能能不能跟上！商用软件方面，用fluent做过一些模拟，如你所说，得不出合理结果，可能是我在边界条件设置上有一些问题。
就目前而言，没有一个湍流模型可以精确模拟各种问题，各种模型都有一个适用范围，零方程模型也一样。所以在应用一个模型之前，确定其适用范围是很重要的！至于如何确定嘛，可以自己做对比，也可以偷懒参考别人经验啦。
至于为什么零方程模型中没有考虑湍动能，不好意思，是我脑子一时断电！零方程模型是通过代数式直接求解湍流粘性系数，自然不会考虑湍动能啦！我想这也是零方程模型可以模拟速度场近乎为零的置换通风问题的关键所在，Q.cheng给出的湍流黏性系数在速度趋于零时，也趋于零，此时零方程模拟的是层流流动！但对于一般性的层流问题呢，如果零方程得到的湍流黏性系数和分子黏性在一个量级上，那么此时零方程模型还能用吗？当然这又回到我刚才说的上了，关键要确定模型的适用范围！