FLUENT建筑室外通风数值模拟

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本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了使用ANSYS FLUENT求解高层建筑风环境模拟的方法。首先，在Windows系统下启动FLUENT并导入网格，检查网格质量并完成网格缩放。然后，定义求解器，选择Steady时间类型，设置材料，导入UDF文件，并设置边界条件。接着，进行求解控制、初始条件和求解过程监视。最后，进行结果后处理，包括等值面、等值线和矢量的显示。

某三栋高层建筑，高度均为108m，计算区域为长1200m，宽1200m，高300m。其中来风流速为3m/s，风向为西北风，用ANSYS FLUENT求解出压力与速度的分布云图。

启动FLUENT并导入网格

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Fluid Dynamics→FLUENT 18.2命令，启动FLUENT 18.2，进入FLUENT Launcher界面。

（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中选择3D，在Display Options中勾选Display Mesh After Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，单击OK按钮进入FLUENT主界面。

（3）在FLUENT主界面中，单击主菜单中File→Read→Mesh按钮，弹出Select File（导入网格）对话框，选择网格文件，单击OK按钮便可导入网格。

（4）导入网格后，在图形显示区将显示几何模型。

（5）单击主菜单中Mesh→Check按钮，检查网格质量，确保不存在负体积。

（6）单击主菜单中Mesh→Scale按钮，弹出Scale Mesh（网格缩放）对话框。在Scaling中，选择Convert Units，Mesh，Mesh Was Created In选择m，单击Scale完成网格缩放，在View Length Unit In中选择m。

（7）单击主菜单中File→Write→Case按钮，弹出Select File（保存项目）对话框，在Case File中填入building，单击OK按钮便可保存项目。

定义求解器

（1）单击主菜单中Define→General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在Solver中，Time类型选择Steady。

（2）单击主菜单中Define→Operating Conditions按钮，弹出Operating Conditions（操作条件）对话框。保持默认值，单击OK按钮确认。

定义模型

在主菜单中单击Define→Models按钮，弹出Models（模型设定）面板。通过在模型设定面板中双击Viscous，弹出Viscous Model（湍流模型）对话框。

在Model中选择k-epsilon (2eqn)，在k- epsilon Model中选择Enhanced Wall Treatment，单击OK按钮确认。

设置材料

单击主菜单中Define→Materials按钮，弹出Materials（材料）面板。在材料面板中，双击Air按钮便可弹出Create/Edit Materials（物性参数设定）对话框。

保持默认值，单击Close按钮退出。

边界条件

（1）导入UDF文件。

在室外风环境模拟中，来流按风廓线分布，即不同高度的来流速度呈如下指数分布：

上式中，U10为距离地面10m高来流速度，a为地面粗糙系数，这里取0.3。

按照上述公式，编写UDF文件如下：

#include "udf.h"

#define U10 3.0

/* profile for velocity */

DEFINE_PROFILE(velocity,t,i)

{

real y, x[ND_ND]; /* variable declarations */

face_t f;

begin_f_loop(f,t)

{

F_CENTROID(x,f,t);

y = x[1];

F_PROFILE(f,t,i) = U10*pow(y/10.0,0.3);

}

end_f_loop(f,t)

}

在FLUENT软件中，单击主菜单中Define→User-Defined→Functions→Interpreted按钮启动Interpreted UDFs（编辑UDF）对话框。

在Source Files下单击Browse按钮弹出Select File（导入文件）对话框，选择vec.c文件，单击OK完成UDF文件导入。

（2）单击主菜单中Define→Boundary Conditions按钮启动边界条件面板。

（3）在边界条件面板中，双击n弹出边界条件设置对话框。

Velocity Specification Method中选择Magnitude and Direction，Velocity Magnitude 选择udf velocity，X-Component of Flow Direction和Z-Component of Flow Direction中均输入0.7071068。