高层建筑周围定常风场的数值模拟

文章编号：1671-6612（2007）04-118-03

第21卷第4期 2007年12月 制冷与空调

Refrigeration and Air Conditioning Vol.21 No.4 Dec. 2007.118～120

高层建筑周围定常风场的数值模拟

张 涛 陈宝明

（山东建筑大学热能工程学院 济南 250101）

【摘 要】 通过对高层建筑周围定常风场的数值模拟与原型试验结果的比较，分析了在进行数值模拟时，入

口边界条件和湍流模型等因素对计算结果的影响。模拟结果表明，入口边界条件和湍流模型均对模拟结果具有较大影响。其中，入口边界条件中速度分布对计算结果的影响大于湍流强度分布对计算结果的影响，而RNG k-ε湍流模型的计算精度优于标准k-ε湍流模型。

【关键词】 计算流体动力学，UDF，高层建筑，数值模拟 中图分类号：TU834 文献标识码：A

Numerical simulation of steady wind flow around high buildings

Zhang Tao Chen Baoming

(Institute of thermal energy Engineering,Shandong JianZhu University,Jinan ,Shandong,250101)

【Abstract】 Compared numerical simulation of steady wind flow around high buildings with full-scale building tests,the effect of inlet boundary condition and turbulence model on results is analysed.The results show that the effect of the two factors are both obvious.The effect of velocity distribution is larger than turbulence intensity and the calculation precision of RNG k-εturbulence model is better than standard k-εturbulence model.

【Keywords】 computational fluid dynamics(CFD),user defined function(UDF),high building,numerical simulation

0 引言

随着计算机性能的提高和计算流体动力学的

发展，数值模拟技术在建筑风工程中的应用越来越广泛。与传统的风洞试验相比，数值模拟具有以下优点：①成本低，所需周期短；②不受模型尺度影响，可以进行全尺度的模拟；③可以方便地变化各种参数；④易于实现结构设计的数字化、一体化。本文采用美国德克萨斯技术大学（TexasTech University，TTU）所做的原型试验[1]作为标准，利用专业的流体动力学软件平台提供的UDF（user defined functions）编程技术，模拟计算了大气边界层风速剖面指数分布以及湍动能k和湍流耗散率ε的初始化分布。选取风向垂直于建筑物时，建筑物迎风面、顶面和背风面中线的压力系数作为比较的标准，将模拟结果与原型试验结果进行比较，从收稿日期：2006-09-13

张涛，男，1982年2月出生，在读研究生。

而作进一步的分析与讨论。

1数学模型的建立

为了计算单体建筑静态绕流风的流场，在直角坐标系下，采用k ε湍流模型的控制方程[2]的张量形式为：

连续性方程： 动量方程：

uj xj

=0 ⑴

(ρuiuj) xj

p = +

xi xj

ui uj

+ (η+ηt) xj xi

（2）

湍流脉动方程：

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