[發(fā)明專利]一種基于Fluent的城市水體蒸發(fā)模擬方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010560053.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN111709141A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐雪梅;梅丹;朱禹政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q50/26
• 代理公司: 北京棘龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11740
• 代理人: 戴麗偉

本發(fā)明是一種基于Fluent的城市水體蒸發(fā)模擬方法，涉及城市水體微環(huán)境的濕熱交換領(lǐng)域；假設(shè)從水體蒸發(fā)的是裹挾純水液滴的飽和濕空氣，利用DPM模型加載液態(tài)顆粒物，并對(duì)液滴進(jìn)行追蹤，得到液滴群在非等溫流場(chǎng)的遷移特性；隨著時(shí)間的推移，液滴的溫度不斷升高，其表面的水蒸氣分壓會(huì)由較大幅度的增加；因此，為了準(zhǔn)確模擬液滴在流場(chǎng)中的散發(fā)，加載壓力擬合方程實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴表面分壓力的修正；本發(fā)明可針對(duì)不同相對(duì)濕度下城市水體微環(huán)境內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬，能夠在較短時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)城市水體微環(huán)境的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，對(duì)研究濕度變化對(duì)流場(chǎng)的影響具有重要意義，節(jié)省了時(shí)間和人力成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城市水體微環(huán)境的濕熱交換領(lǐng)域，具體地說是一種基于Fluent的城市水體蒸發(fā)模擬方法。

背景技術(shù)

在城市水體微環(huán)境中，水體區(qū)域?qū)掗熆諝饬魍ㄝ^好，蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)入空氣中，改變空氣的濕度，從而改善人們居住環(huán)境的舒適度。同時(shí)，空氣流動(dòng)受到環(huán)境溫度和濕度的影響，大氣顆粒污染物的傳輸也會(huì)受到影響。因此，以Fluent為模擬計(jì)算平臺(tái)，建立一種能夠?qū)崿F(xiàn)模擬城市水體蒸發(fā)模擬的計(jì)算方法，得到微環(huán)境的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著時(shí)間的推移，液滴的溫度不斷升高，其表面的水蒸氣分壓會(huì)由較大幅度的增加。因此，為了準(zhǔn)確模擬液滴在流場(chǎng)中的散發(fā)，加載壓力擬合方程實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴表面分壓力的修正。本發(fā)明提出對(duì)于液滴表面蒸汽壓添加壓力擬合方程的源程序，采用數(shù)值模擬的方法對(duì)城市水體微環(huán)境留倉進(jìn)行建模和求解。對(duì)液滴表面蒸汽壓的修正，可以更加準(zhǔn)確地得到液滴在非等溫場(chǎng)的擴(kuò)散特性，從而準(zhǔn)確得出城市水體微環(huán)境溫度、速度和濕度的變化規(guī)律，對(duì)研究濕度對(duì)微環(huán)境的影響具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于Fluent的城市水體蒸發(fā)模擬方法，它包括以下步驟：

(1)對(duì)城市水體微環(huán)境做一定的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，通過ICEM軟件建立二維幾何模型，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，并設(shè)置相應(yīng)的邊界條件名稱；

(2)根據(jù)模型和邊界條件進(jìn)行設(shè)置相應(yīng)的參數(shù):

a.依次啟動(dòng)操作面板上的能量方程、湍流模型的RNG k-ε方程，再依次激活液滴蒸發(fā)材料的具體選項(xiàng)，激活離散項(xiàng)模型中的離散相與連續(xù)相相互作用的選項(xiàng)和噴射選項(xiàng)；

b.設(shè)置Fluent中操作面板上噴射選項(xiàng)的具體參數(shù)：在二維幾何模型中設(shè)定液滴的噴射位置，再設(shè)定蒸發(fā)液滴的直徑、溫度、噴射速度和質(zhì)量流量；

c.加載液滴表面壓力修正方程的UDF源程序；

d.在材料選項(xiàng)中設(shè)定液滴的密度、比熱容、沸點(diǎn)等參數(shù)，表面壓力選項(xiàng)中選定上述加載的UDF源程序。

(3)設(shè)置求解計(jì)算控制參數(shù)。依次設(shè)定SIMPLE計(jì)算方法，設(shè)定空間離散方法，壓力計(jì)算法采用標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，動(dòng)量、湍動(dòng)能和湍動(dòng)能耗散率和能量方程的計(jì)算方法均采用二階迎風(fēng)格式；所屬的空間離散方法中梯度計(jì)算方法采用格林高斯算法。

(4)模型初始化和計(jì)算設(shè)置。

(5)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理。得到城市水體微環(huán)境的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，得到液滴在非等溫場(chǎng)的流動(dòng)擴(kuò)散特性。

本發(fā)明所述的數(shù)值模擬方法，不僅可以直觀地觀察到城市水體微環(huán)境流體的流動(dòng)狀態(tài)，而且為探討濕度對(duì)微環(huán)境的影響提供了重要的研究方法。本發(fā)明可針對(duì)不同相對(duì)濕度下城市水體微環(huán)境內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬，能夠在較短時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)城市水體微環(huán)境的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，對(duì)研究濕度變化對(duì)流場(chǎng)的影響具有重要意義，節(jié)省了時(shí)間和人力成本。

附圖說明

圖1是液滴蒸發(fā)原理圖；

圖2是城市水體幾何模型圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。