[发明专利]基于CFD的考虑建筑体穿流效应的建筑风环境评估方法

权利要求书

1.一种基于CFD的考虑建筑体穿流效应的建筑风环境评估方法，其特征在于，包括：

基于多孔介质单元，对具有目标孔隙率的目标建筑单体进行计算流体力学CFD数值模拟，确定计算域的风速以及所述计算域的进风口、出风口之间的压降，以评估所述目标建筑单体周围的流场和压降；所述多孔介质单元具有预设惯性阻力系数和预设粘性阻力系数；

其中，在进行所述CFD数值模拟时，建立多孔介质单元模型，并确定所述多孔介质单元模型在所述计算域中的控制方程和动量方程源项；

基于所述控制方程和所述动量方程源项，确定所述多孔介质单元模型周围的流场和压降，并将确定的所述多孔介质单元模型周围的流场和压降作为所述目标建筑单体周围的流场和压降；

所述控制方程包括流体流动的连续性方程、所述多孔介质单元模型的动量方程和所述多孔介质单元模型的能量方程；

所述连续性方程为：

其中，γ为多孔介质的孔隙率，ρ_q是q相流体相密度，α_q是q相的体积分数，是q相速度矢量，表征传质从p相到q相，表征传质从q相到p相，S_q是动量阻力源项；

所述动量方程为：

其中，为q相条件下多孔介质单元受到的外体积力，为q相条件下多孔介质单元受到的升力，为q相条件下多孔介质单元受到的虚质量力；P是p、q相之间互相作用的压力；表示p、q相之间的传递速度，如果大于零，表征传质从p相到q相，则如果小于零，表征传质从q相到p相，则是p、q相之间的相互作用力，取决于摩擦力、压力、内聚力和其他效应，并受条件的影响，是q相的压力应变张量，C_2,q为q相多孔介质单元的惯性阻力系数，μ为常数，取值为1.7894×10^-5；

所述能量方程如公式(3)所示：

其中，Q_sp是固体表面与q相流体在多孔介质单元中的传热；假设只有对流传热，则表达式为：

Q_sp＝(1-γ)α_qh_q，eff(T_s-T_q) (4)

其中，h_q，eff为q相的有效对流换热系数，T_s为多孔介质单元中的固体表面温度，T_q为q相流体的温度；

所述动量阻力源项的表达式如公式(5)所示：

其中，S_i是第i维的动量方程源项，由两部分组成：粘性损失项以及惯性损失项；|v|表示流体速度的绝对值，ρ是流体的密度；i的取值为x、y、z，表示三维空间中的每一维度；j的取值为1、2、3，同样表示三维空间中的每一维度；D_ij构成的矩阵通过所述粘性阻力系数的对角矩阵表示，v_i表示流体第i维速度，C_ij构成的矩阵通过所述惯性阻力系数的对角矩阵表示。

2.根据权利要求1所述的基于CFD的考虑建筑体穿流效应的建筑风环境评估方法，其特征在于，若单相流或两相流孔隙率为各项同性，则所述动量方程源项通过如下公式表示：

其中，S_i是第i维的动量方程源项，μ为常数，ρ是流体密度，|v|表示流体速度的绝对值，v_i表示流体第i维速度，1/α为所述预设粘性阻力系数，C₂是所述预设惯性阻力系数，i＝x、y或z。

3.根据权利要求1所述的基于CFD的考虑建筑体穿流效应的建筑风环境评估方法，其特征在于，所述预设惯性阻力系数和所述预设粘性阻力系数根据预设参数确定，所述预设参数基于预设软件确定。