OpenFOAM城市风场模拟验证案例

资源摘要信息:"OpenFOAM验证算例，计算城市建筑物之间的风场" 知识点概述： 1. OpenFOAM简介： OpenFOAM（Open Field Operation and Manipulation）是一个强大的计算流体动力学（CFD）开源软件包，广泛应用于流体流动、热传递、化学反应、多相流动等领域。其具备可扩展性和灵活性，允许用户通过修改源代码来创建新的求解器或者改善现有求解器的功能。 2. OpenFOAM中的验证算例： 验证算例是用于检验OpenFOAM软件求解器准确性的标准测试案例。它们通常涉及到理想化的几何结构和边界条件，以确保计算结果的可靠性和对比性。在这个具体的验证案例中，重点是模拟城市建筑物之间的风流场。 3. 建筑物间风场模拟的重要性： 在城市规划和建筑设计过程中，风场模拟对于确保建筑物周围的空气流动和通风性能、减少风引起的负面影响以及提供舒适的室外环境至关重要。通过计算城市建筑物之间的风场，可以评估建筑布局对风流的影响，进而优化设计以降低风害风险、提升建筑能效和居住舒适度。 4. OpenFOAM工作流程概述： OpenFOAM通过预处理（pre-processing）、计算（solving）和后处理（post-processing）三个阶段来执行模拟任务。 - 预处理阶段涉及到几何建模、网格划分（meshing）、边界条件和物理模型的设定。 - 计算阶段是实际进行数值模拟，求解控制方程并获取流场相关参数。 - 后处理阶段包括数据分析和结果可视化，如制作速度场、压力场等流场特性的图表和动画。 5. 验证算例中的文件结构和作用： - Allclean：通常包含清除仿真过程中生成的所有临时文件的脚本。 - Allrun：脚本文件，用于启动整个仿真流程，包括运行OpenFOAM求解器和其他必要步骤。 - constant：包含模拟设置的文件夹，例如物理属性（如空气密度、粘度）、材料属性、湍流模型参数等。 - validation：文件夹，用于存放与验证案例相关的参考数据或基准解，以供对比分析。 - 0：该文件夹内通常包含了初始和边界条件的设置，如速度、压力、温度等。 - system：包含了运行模拟所需的系统文件，如控制模拟运行的时间步长（controlDict）、算法选择和求解器配置（fvSchemes和fvSolution）等。 6. 计算建筑物间风场时需要考虑的因素： - 建筑物的形状和布局：建筑物的几何形状和相对位置对风流有显著影响。 - 风向和风速：不同方向和速度的风会产生不同的流场响应。 - 地形：城市地区的地形起伏会影响风的流动，如山谷和丘陵地区。 - 表面粗糙度：地面和建筑表面的粗糙度会改变风速和风向分布。 - 热效应：太阳辐射引起的地面和建筑表面温差可能产生热对流，进一步影响风场分布。 7. 结果评估和优化： 通过后处理工具分析OpenFOAM模拟结果，可以验证风场预测的准确性。如果与验证案例的基准数据吻合度不高，则需要对模拟设置进行调整，包括网格划分的细化、时间步长的调整、物理模型的修正等。这一过程可能会迭代多次，直到得到满意的模拟精度为止。 总结：本资源摘要主要围绕OpenFOAM验证算例“roomResidenceTime_openfoam_”展开，详细介绍了OpenFOAM在城市建筑物风场模拟中的应用及其工作流程。同时，概述了文件结构中每个文件的作用，并讨论了计算建筑物间风场时需要考虑的关键因素和结果评估的方法。通过深入理解这些知识点，可以帮助相关领域的工程师和研究人员更有效地使用OpenFOAM软件，以优化城市设计和提升环境质量。