第1章 湍流基础 1
1.1 历史回顾 1
1.2 湍流现象概述与性质 4
1.3 湍流分类 5
1.4 湍流数值模拟方法 6
1.4.1 直接数值模拟 7
1.4.2 大涡模拟 7
1.4.3 模型模拟 8
1.5 湍流物理量时均值定义与性质 9
1.5.1 时间平均 9
1.5.2 空间平均 10
1.5.3 统计平均 10
1.6 湍流对流换热的Reynolds时均方程 11
1.6.1 不定常非均匀的湍流方程 11
1.6.2 不可压缩流体的湍流方程 11
1.7 湍流模型理论 12
1.7.1 湍流模型建立的依据 13
1.7.2 湍流模型建立方法 14
1.7.3 零方程模型 15
1.7.4 一方程模型 19
1.7.5 二方程模型 20
1.7.6 Reynolds应力模型 28
1.7.7 代数应力模型 31
第2章 自然对流换热 33
2.1 自然对流概述 33
2.2 自然对流换热现象的特点 33
2.2.1 边界层中的速度与温度分布 33
2.2.2 层流与湍流 34
2.3 自然对流换热的控制方程与相似特征数 35
2.4 大空间自然对流换热的实验关联式 36
2.4.1 均匀壁温边界条件的大空间自然对流 36
2.4.2 均匀热流边界条件的大空间自然对流 38
2.5 有限空间自然对流换热的实验关联式 39
2.6 湍流k-ε模型用于自然对流计算的物理机制缺陷 40
第3章 封闭腔内湍流自然对流换热 42
3.1 封闭腔湍流自然对流湍流Reynolds应力及热通量处理方法 43
3.1.1 控制方程 43
3.1.2 Reynolds应力的处理 43
3.1.3 湍流热通量的处理 46
3.2 封闭腔湍流自然对流影响因素分析 48
3.2.1 自然对流 48
3.2.2 自然对流及导热耦合计算 58
3.2.3 自然对流及辐射换热耦合计算 74
第4章 封闭腔湍流自然对流Prandtl数的研究 85
4.1 湍流普朗特数的物理本质 85
4.2 湍流普朗特数的最新研究进展 85
4.3 湍流普朗特数研究实例 87
第5章 封闭腔湍流自然对流混合k-ε模型的构建 99
5.1 湍流自然对流混合k-ε模型的提出 99
5.2 湍流自然对流混合k-ε模型的准确性验证 100
5.2.1 方程无量纲化 100
5.2.2 网格布置 103
5.2.3 数值方法 104
5.2.4 网格独立性考核 104
5.2.5 计算结果与文献结果的对比 104
第6章 封闭腔湍流自然对流修正k-ε模型 109
6.1 对湍流自然对流k-ε模型进行修正的理论依据 109
6.2 封闭腔湍流自然对流修正k-ε模型的构建 110
6.3 湍流自然对流修正k-ε模型的准确性验证 110
6.3.1 网格独立性考核 111
6.3.2 计算结果与文献结果的对比 111
6.3.3 两种模型计算结果的比较 115
6.4 本章小结 118
第7章 修正模型工程应用——住宅供暖室内传热特性 120
7.1 住宅供暖模型 120
7.1.1 建筑条件及供暖模型 120
7.1.2 满足供暖要求的判定条件 121
7.1.3 模型简化和边界条件 122
7.1.4 数值方法 124
7.1.5 相关参数的定义 126
7.2 围护结构类型与散热器传热特性的关系 126
7.2.1 外墙类型与散热器表面温度及供热量的关系 127
7.2.2 外墙类型对室内温度场和流场的影响 127
7.2.3 外墙类型与散热器表面对流换热强度的关系 129
7.3 室外环境条件与散热器传热特性的关系 131
7.3.1 外温变化与散热器传热特性的关系 131
7.3.2 外墙外表面换热系数与散热器传热特性的关系 134
7.4 外墙外表面换热系数与室内热负荷及舒适性的关系 138
7.4.1 热负荷计算方法 138
7.4.2 负荷比较 138
7.4.3 能耗评价的客观性问题 139
7.4.4 外墙外表面换热系数与室内舒适性的关系 140
7.5 散热器面积和邻室传热与散热器传热特性的关系 140
7.5.1 散热器面积与散热器传热特性的关系 141
7.5.2 邻室传热与散热器传热特性的关系 143
第8章 湍流模型对流体属性的适应性研究 149
8.1 现有湍流模型的应用局限性 149
8.2 具有普适性的湍流模型结构 149
8.2.1 控制方程 149
8.2.2 湍流普朗特数的定义 150
8.3 发展的湍流k-ε模型验证 150
8.4 算例分析 152
8.4.1 物理及数学模型 152
8.4.2 边界条件 153
8.4.3 数值方法 153
8.4.4 结论与分析 154
8.5 模型适应性 158
参考文献 160