Численное исследование микроклимата помещения с использованием СПО

Работа посвящена численному исследованию микроклимата жилого помещения, оборудованного системой управления микроклиматом, обозначаемой термином «умный дом». Численное моделирование микроклимата помещений является актуальной задачей, поскольку эффективное проектирование систем «умный дом» предполагает необходимость прогнозирования теплофизических параметров помещения с целью обеспечения возможности своевременного изменения этих параметров. Математическое моделирование было произведено на базе уравнения сохранения массы (уравнение неразрывности), уравнения сохранения количества движения (уравнение Навье-Стокса) и уравнения энергии. Замыкание системы уравнений осуществлено на основе использования k-$\omega$ sst модели турбулентности. Численное решение было получено методом конечных объемов с помощью программного кода Code_Saturne, относящегося к свободному программному обеспечению (СПО). Построение сетки выполнено в программном комплексе Salome, также имеющем свободную лицензию. В работе проведена проверка адекватности получаемого численного решения. Для разрешения поля скорости применена схема второго порядка (SOLU), для поля давления – схема (Multigrid), для кинетической энергии турбулентности, ее диссипации и для поля температур использованы автоматические настройки, максимальное количество итераций по каждому циклу задано равным 10000, точность решателя (Solver Precision) принята 10$^{-8}$. Для получения связанного решения уравнений баланса импульса и неразрывности использован алгоритм SIMPLEC. Верификация математической модели показала, что относительное отклонение температур от значений, полученных другими авторами, составило не более 0,8-1,2%. Таким образом, представленную математическую модель можно признать адекватной. На базе выполненного математического моделирования была получена оценка теплофизических параметров микроклимата в жилом помещении, которое оборудовано системой управления «умный дом». Математическое моделирование поля температур жилого помещения показало, что при использовании систем управления микроклимата значения температур в помещениях, имеющих различное назначение, не выходят за рамки требований комфортности. Математическое моделирование скоростей движения воздуха в различных жилых помещениях не нарушают требований комфортности для таких типов помещений и принимают значения от 0,12 до 0,15 м/с.