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【黄岛讲坛(第40期)】彼得•维•尼尔森教授讲解计算流体力学在室内空气领域的发展和现状
发布时间:2019-03-29 08:45:53点击数:字号:
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会议报告人 审核人 蒋大森
学术报告 简介

Peter V. Nielsen作报告 侯王宇摄影

【本站讯】3月26日,丹麦奥尔堡大学教授彼得·维·尼尔森(Peter V.Nielsen)做客第40期黄岛讲坛,为师生作题为“计算流体力学在室内空气领域的发展和现状”的报告,200余名师生听取讲座。

计算流体动力学技术(CFD)是流体力学的一个分支,以计算机做为模拟手段,运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题的离散化数值解,其中主要涉及流体无粘绕流和粘性流动。在航空工程、机械工程、室内空气等领域,计算流体动力学有着广泛的用途。在最近20年中,计算流体力学得到飞速的发展,其相关技术目前在国际上已成为一个强有力的研究领域,它从基础物理定理出发,在很大程度上替代了耗资巨大的流体力学实验设备,对科学研究和工程技术都产生了巨大影响。

尼尔森教授作为国际上首次将计算流体力学技术应用于通风模拟的研究者之一,在计算流体力学技术应用方面具有丰富经验。在回顾了20世纪70年代的计算流体力学技术工具及方法后,他将计算流体力学技术中流动类型、湍流模型等方面与现代发展形势进行对比,就1973年CFD预测与2016年CFD预测对比详细展开,展示早期使用的湍流模型及气流分布的计算流体力学技术策略,以及现代新模型和新技术的近况,他从中得出在室内空气领域CFD用户必须关注的重要问题:1.确定流态:层流、低雷诺湍流还是充分发展的湍流?2.应选择何种湍流模型?3.稳态或非稳态,二维还是三维模型?4.方程是否多解?对此尼尔森教授表示这是正确应用CFD预测的第一步。

尼尔森教授针对计算流体力学技术应用过程中遇到的一些重要问题,如室内气流过渡流态的模拟、湍流模型的选择、流体多解性问题等进行深入探讨,并对改善模拟结果的可靠性提出了具体建议和意见。尼尔森教授的讲解,很好的展示了各种模型的原理与工作方法,理顺了不同情境下的应用策略。在湍流模型的选择问题上,尼尔森教授结合2015年COBEE国际会议上来自19个全球著名科研机构的用户分别应用不同湍流模型对同一基础案例进行模拟的具体事例,指出湍流模型的不恰当使用会带来结果的显著性差异,这提醒用户一方面在多流态问题上的准确把握以及选择对应不同流态湍流模型的重要性,另一方面强调了基准性实验(Benchmark test)在改善CFD可靠性方面的重要意义。尼尔森教授目前致力于联合全球知名科研机构提供更多的基准性实验案例,随后展示了以尼尔森教授为首的团队目前在CFD Benchmark方面取得的重要成果。

放眼未来,计算流体力学技术迅猛发展有着非常可观的应用前景。针对计算流体力学技术的进一步发展方向,尼尔森教授提出:计算机技术的发展以及计算机计算速度的大幅度提高,使得CFD可以模拟任何与流动有关的过程,还能够模拟任何含有已知反应的元素,可用于发展非线性元素的求解等。尼尔森教授又从CFD模拟血管内细胞流动及白细胞工作过程,CFD在游戏实景仿真方面的应用,甚至是处理星际湍流问题等方面进行展望。

最后,尼尔松教授与到场师生进行热切互动交流,他认为CFD将会在解决质量流、重力、多相流、表面张力等复杂因素综合作用的问题方面将具备良好的应用前景。

彼得·维·尼尔森(Peter V. Nielsen),教授,丹麦工程院院士,丹麦奥尔堡大学及香港大学名誉教授,美国供热、制冷与空调工程学会(ASHRAE)会士,国际室内空气品质学会(ISIAQ)会士,欧洲暖通学会(REHVA)会士,国际上首次将计算流体力学(CFD)技术应用于通风模拟的研究者之一。由于其在室内空气领域的杰出成就,于1992年荣获北欧暖通学会大奖(SCANVAC Award),2004年获约翰·里德伯金奖(John Rydberg Gold Medal),2008年获欧洲联邦供热、通风空调协会奥勒·范格科学奖(REHVA’s Ole Fanger award),2010年被丹麦女王授予骑士爵位勋衔。

【 作者:杨新磊 井磊 侯王宇 孙伟 来自:储运与建筑工程学院 石油工程学院 科技处  责任编辑:卜令朵 审核:蒋大森】

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