室内空气流动数值模拟的误差预处理法论文

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1、室内空气流动数值模拟的误差预处理法论文Error-pretreatmentmethodfornumericalsimulationofindoorairfloulti-gridmethodisnotproperfornumericalproceduresbasedonSIMPLE,asimplerandmoreeffectivealgorithmtosolvethealgebraicequations,theerror-pretreatmentmethod,isproposedtoaccelerateconvergenceforindoorairfloulation.Thealgorit

2、hmisabasedonthetheorythatiterationerrorscanbedividedintohighfrequencyandloalandnon-isothermalindoorairfloplesulatedethodandtheconventionaliterationmethod.Theerror-pretreatmentmethodimprovestheconvergencespeedfornumericalsimulationofindoorairfloeby1/2～1/3.Keyentmethod;numericalsimulation;error如何快速

3、、准确地模拟和预测工程中需要优化或进行比较的大量工况，一直是CFD（putationalfluiddynamics）技术应用于空调通风房间内空气流动的数值模拟仿真存在的问题。作为室内空气流动数值模拟主要组成部分的代数方程求解算法，对计算速度有着很大影响。多重网格法对加快控制室内空气流动的非线性N-S方程的迭代计算收敛速度比较有效1.freeli-implementmethodofpressurelinkedequation）算法而言，多重网格法的收敛加速效果并不显著1。基于多重网格法的思想，提出了适于SIMPLE算法的误差预处理方法，以加快迭代计算的收敛速度，更好地适应工程需要。1高频和

4、低频误差理论首先简要介绍多重网格法关于高频和低频误差的理论。因为对任意形状计算域中的任意形状的网格，总可以使用保角变换把它们变到矩形计算域上的矩形网格。所以以下讨论均基于矩形计算域和矩形网格。任给定一个划分好网格的计算域，总可以把它划分为A×B×C个区域，使得每个区域上的网格分别在3个方向上是均匀的。设f（x,y,z）为差分后的初始误差，第（u,v,ω）区域的尺寸为2au×2bv×2cω，网格数为Mu×Nv×Kω。在每个区域内，3个方向上分别只有周期等于或低于2Mu，2Nv，2Kω的分量能够被表示出来。因此：Ai,j,k,u,,v,.freelin例1例2例1例2误差预处理法传统迭代法3

5、2×32×3232×32×3218031436×36×3236×36×32312501例2室内非等温流动文4对室内非等温流动进行了测试，测试条件见文3。房间结构如文3中图8所示。测试结果如文3中的图9所示。表1列出了本算例采用误差预处理法和传统的数值计算方法对同样计算网格计算所达收敛时间的比较。在这个算例中，误差预处理法所用时间是传统迭代法的62．7%。此外，笔者进行的其它一些和传统迭代方法比较的算例均表明，误差预处理法要比传统迭代法快1/2～1/3。这说明误差预处理法可以在保证精度的同时，显著而有效地加快室内空气流动数值模拟的速度。4结论误差预处理法基于多重网格法的思想，但比多重网格法

6、易于实现，且避免多重网格法配合基于SIMPLE算法计算收敛速度不理想的缺点。本文列举的等温和非等温室内空气流动算例表明，误差预处理结合SIMPLE算法进行通风空调房间内空气流动数值模拟可有效加快迭代计算的收敛速度约1/2～1/3。