紊流模型对建筑物绕流的影响

采用计算流体力学(CFD)方法研究室内自然通风、城市污染物扩散等问题时,建筑绕流的计算精度会对计算结果产生重要影响。本文为了研究不同紊流模型对建筑物绕流的影响,针对雷诺平均(RANS)紊流模型的非稳态模式推导出了计算不同方向脉动速度的方法,对于大涡模拟模型(LES),植入了新的计算域流入边界的紊流生成方法,并以标准2:1:1建筑物绕流为例,对比了RNAS模型中RNG k-ε模型、SST k-ω模型以及不同流入边界条件下LES模型中的WALE模型与实验值的差异。发现RANS模型中除了平均值的结果 SST k-ω模型和实验值吻合的较好外,在涡结构和脉动速度上的结果和实验值差异较大,RNG k-ε模型在涡结构和脉动速度上的结果和实验值更接近。综合考虑,RNG k-ε模型更适合于建筑绕流的计算。另外,LES中的WALE模型在壁面附近的涡结构则更符合实际,在加入了人造紊流进口后的LES模型的脉动速度和实验值的差异较小,其结果和实验值吻合度较高。