灌木熱濕特性及數(shù)值計算研究.pdf

1、本文針對城市微氣候模擬軟件Eniv-met的不足，結(jié)合Ansys軟件的優(yōu)勢，提出了通過使用CFX的用戶自定義語言（CEL）實現(xiàn)Envi-met所有子模塊功能的構(gòu)想，對在城市微氣候中有重要作用的植物中的灌木進(jìn)行研究。
　　Envi-met的不足主要表現(xiàn)在：1）不支持并行計算；2）只提供了三種網(wǎng)格模型：100×100×30、180×180×30和250×250×30，導(dǎo)致網(wǎng)格尺寸較小時計算域較小，若計算域大則需網(wǎng)格尺寸較大；3）局部加

2、密的功能較弱，只能在垂直方向上按比例加密且網(wǎng)格形式比較單一，只支持正交網(wǎng)格；4）湍流方程只有一階的梯度方程和1.5階的E-ε模型，不能根據(jù)具體情況選擇。
　　Ansys軟件的優(yōu)勢：1）支持并行及分布式并行計算；2）支持四面體等非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格及各種網(wǎng)格加密；3）有多種湍流模型供選擇。其最大不足是它沒有像Envi-met那樣的適宜于復(fù)雜城市中風(fēng)、熱、濕以及輻射環(huán)境的完全耦合計算的現(xiàn)成的模型。
　　本文從灌木對環(huán)境的風(fēng)、熱、濕三個方

3、面實現(xiàn)CFX與Envi-met模擬的一致性。并采用由易到難的研究方法，首先研究了空曠區(qū)域沒有輻射時的情況，在明確了Envi-met對邊界的處理方法之后，又在空曠區(qū)域中加上障礙物模擬流體的繞流情況，得出湍流模型對于模擬結(jié)果有很大影響的結(jié)論，并選擇了適宜室外環(huán)境模擬的RNG k-ε模型作為CFX的湍流模型。
　　在研究清楚了空曠區(qū)域和有障礙物時的流場后，將障礙物改為灌木，創(chuàng)造性的推導(dǎo)出多孔介質(zhì)孔隙率和葉面積密度之間的關(guān)系，并且用 CE

4、L語言在湍流方程中添加源項，成功地使CFX實現(xiàn)了Envi-met模擬灌木對風(fēng)環(huán)境的影響。研究表明，灌木可以使風(fēng)速降低約56.5％～57.4%。
　　考慮到輻射對灌木蒸發(fā)蒸騰作用的影響，先研究夜間灌木的蒸發(fā)蒸騰作用，通過研究發(fā)現(xiàn)Envi-met中灌木蒸發(fā)蒸騰作用對溫度的影響是在能量方程中添加了源項。CFX中，使用局部非熱平衡原理，為固體域和流體域設(shè)置不同的溫度，并在固體域添加源項，從而實現(xiàn)了CFX模擬灌木蒸發(fā)蒸騰作用的功能。研究清楚