【導讀】氣流動模擬等，可謂是應用得無孔不入[3]。阻礙CFD技術進步的絆腳石[3][4]。為了具體地說明這一問題，現(xiàn)在不妨先考察一下用。由S1到S5即完成了通常意義上的數(shù)值模擬計算過程。成，其一為計算過程的舍入誤差，即用計算機做數(shù)值計算時，由于計算機的字長有限，機本身的性能及編程語言的簡潔和靈活程度，誤差縮小空間并不大。第二步反饋，基本上與第一步反饋類似，基本上不計入誤差。這一過程歷來是計算數(shù)學、CFD等領域的熱門話題。也就天然地產(chǎn)生了[4]。此外壓力速度解耦思想SIMPLE. 因素，更為嚴重的是還可能導致整個求解過程的失敗。散格式等都是該過程中誤差產(chǎn)生的源泉。從CFD領域的三種模擬方法，DNS、LES及RANS(時?？煽?，其計算結果可以作為考核其他模擬辦法、建立標準實驗和模擬數(shù)據(jù)庫的依據(jù)，些初步的驗證和考核的指標體系。十條規(guī)定的出臺，盡管還存在不少爭議，但說明在流體機械、工程熱物理等領域，這對于HVAC領域通風氣流組織數(shù)值模擬反饋研究具有一定的啟發(fā)作用，遺憾

　　

【正文】 面函數(shù)法，大量的經(jīng)驗常數(shù)已經(jīng)使人們懷疑它的生命力。 c 輻射模型及計算方法亟待改進。從散見的國際傳熱及流體雜志，可以發(fā)現(xiàn)近些年來，科研及工程技術人員對輻射現(xiàn)象及其計算愈加重視，但是考慮復雜幾何形體的 第 9 頁 共 10 頁 此資料來自 空間輻射計算，卻很少見，尤其是考慮室外太陽輻射得熱的流體流動及傳熱計算。國際領域盛行的 MontleCarlo 法或 DOM 法不僅限于解決小型空間的輻射，并且計算的收斂性能也待改進。 數(shù)值模擬的基本思想 鑒于 HVAC 領域通風氣流組織的實際情況，一般采用 RANS 方法 (以標 準 kε 雙方程模型為代表 )建模、 FVM(有限容積法 )離散 (對流項采用 QUICK 等格式，擴散項采用具有二階精度的中心差分格式 )、 TDMA+SOR 法求解離散代數(shù)方程、 SIMPLE 類壓力速度預估校正思想耦合等組合過程對所選實際的通風氣流組織進行數(shù)值計算。故主要的分析和研究對象是：湍流模型誤差、對流項離散格式誤差 (雷諾數(shù)偏高時 )、代數(shù)方程迭代求解誤差、 SIMPLE 類方法預估校正的收斂性、邊界條件及初始條件的實施、網(wǎng)格分辨率 (網(wǎng)格雷諾數(shù)的影響 )、時間截差 (非穩(wěn)態(tài)問題 )等幾個方面，除湍流模型誤差、初邊界條件誤差、物性 參數(shù)誤差等屬考核階段外，其他皆歸于驗證階段的分析和探討。 4 CFD 數(shù)值模擬系統(tǒng)誤差反饋思路 系統(tǒng)誤差反饋之一：驗證 從普通雷諾時均控制方程組可以發(fā)現(xiàn)，湍流流動的動量輸運方程與層流流動的動量輸運方程除了湍流擴散粘性系數(shù)與源項有差別外，其他并無差異。在假設湍流擴散粘性系數(shù)已知的情況下，完全可以采用層流的驗證方法進行，即可以獲得相同的誤差動量輸運方程及質量方程。即： ErrorMomentum, Turbulent=ErrorMomentum, Laminar+ErrorSource ErrorMomentum, Laminar=ErrorConvecion term+ErrorDiffusion term+ErrorGrid+ErrorSIMPLE Iteration 采用前述的單網(wǎng)格后向誤差估計方法或更加高效可行的方法，對采用 FVM 離散了的層流控制方程，得出其誤差控制方程組 (包括對流項離散格式的截斷誤差分析 )，再根據(jù)網(wǎng)格分布、動量邊界等已知的信息獲得 ErrorMomentum, Laminar。顯然，收斂的計算結果所獲得的湍流擴散粘性系數(shù)是沒有任何問題；但若是在耦合湍流動能及湍流動能耗散率方 程計算過程中，并未獲得收斂解，則談論其反饋的意義也就消失了。這樣，問題就簡化成了湍流粘性系數(shù)對湍流流動的動量輸運誤差方程的影響了。一種思路：將此誤差因素計入下面的考核之中，及湍流模型誤差之中。一種思路：在作更多的迭代計算，考慮迭代誤差的影響因素，但同時需保證獲得收斂解或迭代不完全的解。 系統(tǒng)誤差反饋之二：考核 復雜湍流流動的驗證是很困難的，從 節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，因為湍流粘性系數(shù)的原因，仍需湍流模型進行較核，即湍流模型的考核是必然的；另外，模型本身的不完善，也促使了這項內容的誕生。據(jù)流體流動的實際特 征，以下三步是比需的考核項目： Step1 經(jīng)典數(shù)值計算或實驗模型：頂蓋驅動流、封閉空腔、臺階流等 第 10 頁 共 10 頁 此資料來自 考核源程序和計算思想的正確性。 Step2 二維或三維混合對流數(shù)值實驗， ReCase=ReReal， RaCase=RaReal， PrCase=PrReal 考核該數(shù)值模型的計算穩(wěn)定性，以及對于高大空間或復雜流動的適應性 (建議采用三套單網(wǎng)格系統(tǒng)或多重網(wǎng)格系統(tǒng)，逐步加密，以考核網(wǎng)格分布特性及固壁邊界的流態(tài)轉化 )；保證網(wǎng)格雷諾數(shù)的相近，以實現(xiàn)小空間流場計算往大空間流場計算的可持續(xù)性。 Step3 標準建筑環(huán)境氣流室 (建議參照文獻 [24]提出的實驗數(shù)據(jù)記錄格式提供 ) 考核該數(shù)值模型在建筑環(huán)境流體計算領域的可行性，由此推廣至建筑環(huán)境的其他應用。 CFD 計算反饋文件 (Documentation) 將模型建立、計算對象、初邊界條件、驗證過程及結果、考核內容及分析結論整理成文 (暫未考慮輻射 )： F1 RANS 方法建模，采用的湍流模型 (零方程、一方程、兩方程等 )； F2 計算對象為高大空間、室內置換通風、室外流場分布或煙氣流動等； F3 設置邊界條件，實驗測得參數(shù)應注明儀器的精度，尤 其對湍流模型的壁面邊界條件、熱流或物料流邊界需要加以仔細說明； F4 驗證過程采用的驗證方法、誤差方程、湍流粘性系數(shù)的計算等需要詳盡說明，驗證得到的誤差及不確定度分析需要詳細說明； F5 考核過程所采用的經(jīng)典數(shù)值計算或實驗模型及計算比較結果、三套網(wǎng)格系統(tǒng)下二維或三維混合對流數(shù)值實驗及比較結果、標準建筑環(huán)境氣流室的模擬及比較結果。 需要說明的是，若 F4 所得結果不能令人滿意 (置信度取 95％，不確定度為 5%)，進行第 F5 步是毫無意義的，也是徒勞的。由此可見，對離散方程的離散誤差、尤其是對流項的截斷誤差分析 顯得極為重要，它關系到 CFD 數(shù)值模擬及其反饋計算的全局。 需要補充的是，對于輻射的攝入，可以有兩種辦法，一是采用獨立網(wǎng)格系統(tǒng)對輻射單獨計算，然后耦合計算結果，需單獨列出輻射能的誤差分析方程；二是對同一套網(wǎng)格系統(tǒng)，將輻射能耦合入能量方程，不需單獨列出輻射能的誤差分析方程，但邊界上要注意區(qū)分一般熱流與凈輻射得熱。