基于CityGML三维建筑物模型的室内空气流动模拟研究

发布时间：2017-04-14 00:19

  本文关键词：基于CityGML三维建筑物模型的室内空气流动模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着智慧城市的发展,要求三维建筑物应具有完善的空间分析功能,而目前主要的三维建筑物模型,如X3D、KML、BIM/IFC、CityGML,不能够直接支持室内特定的模型模拟分析功能。另一方面,随着人们对室内环境的要求越来越高,更多的人关注室内空气品质问题,而室内空气流动的状态是影响室内空气品质的首要因素,但目前3DGIS空间分析方法缺乏建筑物室内空气流动模拟的功能。 为了进一步提高三维GIS室内模型分析能力,扩展3DGIS空间分析的应用领域,推动智慧城市的发展。本文展开了三维建筑物室内空气流动模型模拟研究,针对完善三维建筑物室内模型分析功能以及扩展三维3DGIS空间分析方法的需求,在三维建筑物室内空气流动模拟概念模型研究的基础上,研究了室内空气流动模型数值求解方法,取得的研究成果如下： (1)分析CityGML建筑物空间要素的语义—几何模型,在此基础上,提出室内空气流动模拟概念模型,并借鉴CityGML几何模型和外部编码表思想,制定室内空气流动模拟概念模型的空间结构数据和属性信息的组织方式,提出了基于三维建筑物CityGML数据描述的室内空气流动模拟概念模型的构建方法。通过实例证明本文所研究的室内空气流动模拟概念模型满足室内三维要素对象模型构建的需求。 (2)针对室内空气流动标准k-epsilon数学模型及其三维非稳态问题,结合PISO算法,构建空气动力学数学模型的自定义求解器；以室内空气流动模拟概念模型为基础,结合六面体网格离散方--映射法,离散三维模拟空间,并定义模型的边界及其边界的初始条件,配置自定义模型求解器的数值化方案、求解过程控制方案,求解室内空气流动模型。通过案例证明自定义模型求解器能够满足室内空气流动模型数值模拟计算的需求,且具有良好的计算精度,满足三维建筑物室内空气流动模型模拟分析的需求,可进一步完善三维建筑物空间分析功能。
【关键词】：CityGML 室内空气流动模拟概念模型 OpenFOAM 自定义模型求解器
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;TU834
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 图目录9-11
• 表目录11-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景与研究意义12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意义13
• 1.2 国内外研究现状综述13-18
• 1.2.1 CityGML研究现状13-14
• 1.2.2 室内空气流动模拟理论研究现状14-17
• 1.2.3 研究现状小结17-18
• 1.3 研究目标与研究内容18-19
• 1.3.1 研究目标18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.4 研究方法与技术路线19-20
• 1.4.1 研究方法19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 1.5 论文组织20-22
• 第2章 室内空气流动数学模型22-38
• 2.1 雷诺时均模型22-29
• 2.1.1 涡粘模型23-25
• 2.1.2 标准k-epsilon模型25-26
• 2.1.3 壁面函数法26-29
• 2.2 标准K-epsilon模型离散29-36
• 2.2.1 方程离散方法29-30
• 2.2.2 方程插值格式30-34
• 2.2.3 非稳态运动模型离散表达34-36
• 2.3 本章小结36-38
• 第3章 室内空气流动模拟概念模型38-53
• 3.1 CityGML基本特点38
• 3.2 CityGML建筑物模型38-42
• 3.2.1 空间模型39-40
• 3.2.2 建筑物模型40-42
• 3.3 室内空气流动模拟概念模型描述42-47
• 3.3.1 设计需求42
• 3.3.2 语义要素内容42-43
• 3.3.3 几何对象描述43-44
• 3.3.4 空间结构描述44-46
• 3.3.5 属性信息描述46-47
• 3.4 室内空气流动模拟概念模型构建47-49
• 3.4.1 空间结构要素数据格式47-48
• 3.4.2 几何对象构建方法48-49
• 3.5 案例分析49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 室内空气流动模型模拟53-76
• 4.1 模拟空间离散及网格描述53-57
• 4.1.1 模拟空间网格离散53-55
• 4.1.2 模型网格数据描述55-57
• 4.2 模型边界类型描述57-58
• 4.3 模型求解器构建58-61
• 4.3.1 PISO算法58-59
• 4.3.2 自定义求解器构建59-61
• 4.4 模型求解方案61-66
• 4.4.1 模型数值化方案61-64
• 4.4.2 模型方程组求解方案64-65
• 4.4.3 模型求解控制方案65-66
• 4.5 实例分析66-75
• 4.5.1 方案描述66-67
• 4.5.2 案例模拟结果67-73
• 4.5.3 结果对比分析73-75
• 4.6 本章小结75-76
• 第5章 结论与展望76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 问题与展望77-78
• 参考文献78-83
• 附录83-91
• 附录A83
• 附录B83-86
• 附录C86-88
• 附录D88-89
• 附录E89-90
• 附录F90-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷林;王智祥;孙鹏;聂剑宁;;计算流体力学k-ε二方程湍流模型应用研究[J];船舶工程;2010年03期

2 周宁;张军;;基于CityGML的城市三维模型的描述方法[J];测绘工程;2010年04期

3 戴逢,毛其智,钟家晖;虚拟现实与三维视景仿真技术在规划中的应用——二零零二年全国城市规划虚拟现实和三维视景仿真方案竞赛综述[J];城市规划;2003年08期

4 ;From 2D to 3D GIS for CyberCity[J];Geo-Spatial Information Science;2004年01期

5 赵福云,汤广发,刘娣;流动模拟二阶精度的简易保持研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2005年05期

6 刘娣;汤广发;赵福云;;空调卧室空气环境的数值模拟[J];湖南大学学报(自然科学版);2006年03期

7 赵彬,李先庭,彦启森;室内空气流动数值模拟的N点风口动量模型[J];计算力学学报;2003年01期

8 李孔清;龚光彩;汤广发;邹声华;刘何清;;悬浮颗粒数值模拟模型改进研究及应用[J];建筑热能通风空调;2006年02期

9 赵彬,李先庭,彦启森;室内空气流动数值模拟的风口模型综述[J];暖通空调;2000年05期

10 赵彬,林波荣,李先庭,彦启森;室内空气分布的预测方法及比较[J];暖通空调;2001年04期

  本文关键词：基于CityGML三维建筑物模型的室内空气流动模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：304810