（模式识别与智能系统专业论文）高热密度数据通信机房空调气流组织优化研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n g u n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n gs c i e n c e o p t i m i z a t i o no fa i r - c o n d i t i o n i n ga i r f l o wi nh i g hh e a t d e n s i t yt e l e c o m m u n i c a t i o nr o o m m a s t e rc a n d i d a t e ：l va i h u a s u p e r v i s o r - a s s o c i a t ep r o f m e is h e n g m a y2 0 1 0 f a c u l t yo fc i v i la n dt r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，p r c h i n a 。5 10 0 9 0 摘要 摘要 随着信息技术的高速发展以及全球化业务的迅速开展，大型数据中心机房的建 设与需求越来越多。高密度计算机、服务器的不断推出，向空调制冷技术提出了挑 战。数据机房通常布满各类需要提供高温度、湿度环境要求且稳定的电信设备，数 据机房所需要的“供电电源功率密度 成倍增长，电源和制冷的成本在行业投资中 所占比例越来越高，甚至占到了1 3 。高密度服务器设备导致空调系统供冷能力不断 增加的同时，目前一些数据机房在日常运行中存在着机房内的空调未达到满负荷状 态，机房内部仍存在过热或局部过热现象，影响通信设备的正常工作。因此，如何 提高能量利用效率、降低机房空调耗电量已经成为高热密度通信数据中心建设当中 迫切需要解决的问题。本文从影响高热密度通信数据机房通风空调系统环境控制效 果的气流组织形式这一因素入手，通过改变通信机房的气流组织形式，找到新型的 既能够满足通风环境控制要求又能够比原有的方式更加节能的气流组织形式。 本文研究了高热密度通信数据机房不同气流组织形式对温度场、速度场以及能 耗的影响，文中以某实际数据机房为例进行了实测和模拟研究。主要的研究方法是 将现场实测和c f d 模拟相结合的方法。首先，结合实际尺寸建立物理模型，利用实 测的边界条件进行现运行工况温度场和速度场的模拟计算，然后将模拟结果和实验 测试结果进行对比，验证模型的可靠性。最后，利用经验证可靠的模型，将新提出 的地板下送风方式下回风口置于顶棚与回风口下拉气流组织方案和原有方案在不同 热负荷工况下的温度场和速度场进行了模拟。并从空调效果和耗能量方面进行比较。 课题的研究中得出以下结论： 1 利用c f d 模拟实际机房的温度场和速度场，模拟的结果和实验结果对比能 够很好的吻合，说明该模拟方法是可靠的。 2 通过对数据机房现有气流组织形式在机组热流密度1 2 0 0 w m 2 的工况下的温 度场和速度场的模拟得出，现有气流组织方案出现过热和局部过热的现象。 3 对通过对数据机房地板下送风方式下回风口置于顶棚与回风口下拉气流组 织方案的温度场和速度场模拟结果表明：在相同的参数下，两种通风方式均能满足 热流密度1 5 0 0 w m 2 的机房环控要求。 4 经过对三种方式环境控制效果和能耗的对比得出，下送风方式可以有效控制 广$ 1 - , i v 大学硕士学位论文 冷热气流的混合，在满足温度场和速度场要求的前提下更为节能；回风口的下拉可 以防止部分冷量的短路，同时能迅速排走余热，能量利用率更高。 关键词：高热密度；通信机房；气流组织 u a b s t r a c t a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h er a p i dg l o b a l i z a t i o n o fb u s i n e s sc o n d u c t ，t h ec o n s t r u c t i o no fl a r g e - s c a l ed a t ac e n t e rr o o ma n di sm o r ea n d m o r ed e m a n d e d t h ea i rc o n d i t i o n i n ga n dr e f r i g e r a t i o nt e c h n o l o g yi sc h a l l e n g e dw h e n h i g h d e n s i t yc o m p u t e r , t h es e r v e rc o n t i n u e dt ob ea p p l i e d d a t ar o o mi su s u a l l yf u l lofa l lk i n d so ft e l e c o m m u n i c a t i o n se q u i p m e n tw h i c hn e e d s t op r o v i d eh i g ht e m p e r a t u r e ，h u m i d i t ya n ds t a b l ee n v i r o n m e n t a lr e q u i r e m e n t s t h e ”p o w e rs u p p l ya n dp o w e rd e n s i t y o fd a t ar o o ma r ed o u b l i n g t h ep o w e ra n dc o o l i n g c o s t si nt h ei n d u s t r ys h a r eo fi n v e s t m e n ti sm o r ea n dm o r eh i g h e r ，e v e na c c o u n t i n gf o r 1 3 h i g h - d e n s i t y s e r v e rl e a dt ot h e c o o l i n gc a p a c i t y o fa i r c o n d i t i o n i n gd e v i c e s i n c r e a s i n g ，i nt h es a m et i m es o m eo ft h ed a t ar o o ma i rc o n d i t i o n i n gd i dn o tr e a c hf u l l c a p a c i t yi nt h es t a t e , t h e r ei ss t i l lr o o mo v e r h e a t i n go rp a r t i a li n t e r n a lo v e r h e a t i n g , a n d a f f e c tt h en o r m a lo p e r a t i o no fc o m m u n i c a t i o n se q u i p m e n t t h e r e f o r e ，h o wt oi m p r o v e e n e r g ye f f i c i e n c ya n dh o wt or e d u c et h ep o w e rc o n s u m p t i o nh a sb e c o m eap r o b l e m w h i c hh e a t d e n s i t yd a t ac e n t e rb u i l d i n gc o m m u n i c a t i o na m o n gt h eu r g e n tn e e dt o a d d r e s s t h i sp a p e rd i s c u s s e sm a i n l ya b o u tt h ei m p a c to fd i f f e r e n ta i r f l o wd i s t r i b u t i o nt y p e s o ne n e r g yc o s t ，a i m st of i n dam o r ee f f i c i e n to n e i nt h i sp a p e r ，t h ei n f l u e n c eofd i f f e r e n t f o r m so fa i rf l o wd i s t r i b u t i o nt or o o mt e m p e r a t u r e ，v e l o c i t ya n de n e r g yc o n s u m p t i o n w e r es t u d i e d a sa l le x a m p l e ，t h ed a t ar o o mw a ss i m u l a t e dw e r e m e a s u r e da n ds i m u l a t e d t h em a i nr e s e a r c hm e t h o di st of i e l dm e a s u r e m e n ta n dc f ds i m u l a t i o nm e t h o do f c o m b i n i n g f i r s t ，af u l l s c a l ep h y s i c a lm o d e lw a sb u i l ta c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i z eo ft h e s t a t i o n ，a n dt h es i m u l a t i o nw a sp e r f o r m e dw i t hm e a s u r e db o u n d a r yc o n d i t i o n s t h e nt h e n u m e r i c a lr e s u l t sw e r ev e r i f i e db yc o m p a r i n gw i t ht h ee x p e r i m e n td a t at oc o n f i r mt h e r e l i a b i l i t yo ft h em o d e l l a s tt h en e wt y p eo fa i r f l o wd i s t r i b u t i o na n dt h ee x i s t i n go n e w e r ec o m p a r e dn u m e r i c a l l ya n de n e r g y - - - e f f i c i e n t l yb a s e do nt h ev e r i f i e dm o d e l t h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n sa r ed r a w nf r o mt h i sr e s e a r c h ： 1 t e m p e r a t u r ea n dv e l o c i t yf i e l d ss i m u l a t e db yc f ds o f t w a r ea r er a l l i e dw i t ht h e e x p e r i m e n t a ld a t aw h i c hi n d i c a t e st h a tt h es i m u l a t i o nm e t h o di sc r e d i b l e i i i 广东工业大学硕士学位论文 2 w h e nh e a tf l u xi s 1 2 0 0 w m ，t h r o u g hs i m u l a t i n gt h ec o n d i t i o no f t h et e m p e r a t u r e f i e l da n dv e l o c i t yf i e l do fd a t ar o o mf i n dt h a t ：t h ea i rd i s t r i b u t i o n p a c k a g ew a s o v e r h e a t i n ga n dp a r t i a lo v e r h e a t i n go nt h ef o r mo f t h ee x i s t i n ga i rd i s t r i b u t i o n 3 a i rd i s t r i b u t i o ns c h e m eo f t h ef i e l da n dv e l o c i t yf i e l ds i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ： w h e nr e t u r na i rp l a c e do nt h ec e i l i n g ，t h eu n d e r - f l o o ra i rs u p p l yf l o wo r g a n i z a t i o no f z o n ea i rc o n t r o lc a nk e e pt h ed a t ar o o me n v i r o n m e n t a lc o n t r o lr e q u i r e m e n t so na n a c c e p t a b l el e v a la tt h e 15 0 0 w m 2h e a tf l u x w h e nr e t u r na i rp i p ed o w n , e n v i r o n m e n t a l c o n t r o lr e q u i r e m e n t sc a nb es a t i s f i e da tt h e15 0 0 w m h e a tf l u x 4 e n v i r o n m e n t a lc o n t r o lt h r o u g ht h et h r e ew a yc o m p a r i s o no fp e r f o r m a n c ea n d e n e r g yc o n s u m p t i o nr e a c h e d ，t h ea i rs u p p l ym e t h o dc a ne f f e c t i v e l yc o n t r o lt h ef l o wo f m i x e dh o ta n dc o l d ，t om e e tt h er e q u i r e m e n t so f t e m p e r a t u r ea n dv e l o c i t yf i e l du n d e rt h e p r e m i s eo fm o r ee n e r g y - e f f i c i e n t ；b a c ko u t l e tc o o l i n gd o w nc a np r e v e n ts o m eo ft h e s h o r tc i r c u i ta tt h es a m et i m eb ea b l et oq u i c k l yd r a i na w a y h e a t ，e n e r g ye f f i c i e n t k e y w o r d s ：h e a td e n s i t y ；c o m m u n i c a t i o n sr o o m ；a i r f l o wd i s t r i b u t i o n i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v c o n t e n t s v i i 第一章绪论l 1 1 研究课题的提出1 1 2 国内外数据机房的气流组织发展现状及研究动态2 1 3 本课题主要研究方法内容3 1 3 1 气流组织研究方法3 1 3 2 本文的研究内容5 第二章数据通信机房空调系统基本情况简介7 2 1 通信机房能耗基本构成特点7 2 2 通信机房空调系统特点8 2 3 通信机房常见的气流组织形式9 2 3 1 上送下回气流组织1 0 2 3 2 上送风上回风气流组织1 l 2 3 3 下送上回气流组织一1l 2 4 空调系统现状问题12 第三章数学模型的建立及数值求解方法1 4 3 1 数值模拟技术概述1 4 3 2 气流数值模拟的理论基础模型1 7 3 2 1 控制方程17 3 2 2 控制方程的处理方法1 9 3 2 3 计算方法1 9 3 3c f d 求解相关参数的设定2 0 3 3 1 因变量的分布假设2 0 3 3 2 生成网格质量2 0 v 广东工业大学硕士学位论文 3 3 3 收敛原则2 l 3 3 4 松弛因子的确定2 l 3 4 本章小结2 2 第四章现场测试结果与模拟结果的对比分析2 3 4 1 现场测试及结果2 3 4 1 1 测试目的、内容及方法2 3 4 1 2 实验测试仪器及设备2 3 4 1 3 测试结果2 5 4 2c f d 模拟及结果2 8 4 2 1 模型及相关设定说明2 8 4 2 2 模拟结果2 8 4 3 模拟结果与实测结果的比较3 l 4 4 本章小结3 3 第五章数据机房不同气流组织方案的比较3 4 5 1 物理模型的介绍3 4 5 2 各种通风方式模拟结果3 6 5 2 1 上送侧回气流组织方式3 6 5 2 2 下送上回气流组织形式一回风口置于顶棚4 0 5 2 3 下送上回气流组织方式一回风口下拉4 8 5 3 各种气流组织方案的比较5 5 5 4 本章小结5 7 结论与展望5 8 全文总结5 8 展望5 9 参考文献6 0 在学期间发表的与学位论文内容相关的学术论文6 4 独创性声明6 5 致 射。6 6 c o n t e n t s co n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) v c o n t e n t s ( e n g l i s l i d v i i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1 1 t h es i g n i f i c a n c eo f t h i sr e s e a r c hs u b j e c 1 1 2r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f t h ea i r f l o wi nd a t ar o o m 2 1 3t h em a i nr e s e a r c hm e t h o d sa n dc o n t e n to f t h ep a p e r 3 1 3 1t h em a i nr e s e a r c hm e t h o d so fa i rd i s t r i b u t i o n 3 1 3 2t h em a i nc o n t e n to f t h ep a p e r 5 c h a p t e r2i n t r o d u c t i o no fa i rc o n d i t i o n i n gs y s t e m 7 2 1c h a r a c t e r i s t i co fe n e r g yc o n s u m p t i o nc o n s t i t u t e s 7 2 2t h ea i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e mf e a t u r e si nc o m m u n i c a t i o nr o o m 8 2 3c o m m o nf o r m o fa i rf l o wi nc o m m u n i c a t i o nr o o m 9 2 3 1c e i l i n ga i rs u p p l ya n db o t t o mo f t h ee x h a u s ta i r f l o w 1 0 2 3 2s e n tb a c kt ot h ew a ya i rd i s t r i b u t i o n 11 2 3 3u n d e r f l o o ra i rc o n d i t i o n i n gs y s t e m 11 2 4s t a t u so f a i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e mp r o b l e m s 1 2 c h a p t e r3m a t h e m a t i c a lm o d e la n dn u m e r i c a lm e t h o d 14 3 1o v e r v i e wo f n u m e r i c a ls i m u l a t i o n 1 4 3 2t h ef l o wt h e o r ym o d e lo f s i m u l a t i o n 1 7 3 2 1c o n t a i ne q u a t i o n s 1 7 3 2 2e q u a t i o na p p r o a c h 19 3 2 3c a l c u l a t i o nm e t h o d 19 3 3s e t t i n gp a r a m e t e r sf o rc f ds o l v i n g 2 0 3 3 1h y p o t h e s i so fd e p e n d e n tv a r i a b l e 2 0 3 3 2g e n e r a t eg r i dq u a l i t y 2 0 3 3 3c o n v e r g e n c ep r i n c i p l e 2 1 v i l 广东工业大学硕士学位论文 ：；3 4d e t e r m i n a t i o no f r e l a x a t i o nf a c t o r 2 1 3 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 2 2 c h a p t e r4t e s tr e s u l t sa n dc o m p a r a t i v ea n a l y s i so fs i m u l a t i o nr e s u l t s 2 3 4 1t e s t sa n dr e s u l t s 2 3 4 1 1t e s to b j e c t i v e s ，c o n t e n t sa n dm e t h o d s 2 3 4 1 2e x p e r i m e n t a lt e s ti n s t r u m e n t sa n de q u i p m e n t 2 3 4 1 3r e s u l t so f t e s t 2 5 4 2c f ds i m u l a t i o na n dr e s u r s 2 8 4 2 1m o d e la n dc o n f i g u r a t i o ni n s t r u c t i o n s 2 8 4 2 2r e s u l t so fs i m u l a t i o n ：1 8 4 3t h es i m u l a t i o nr e s u l t sc o m p a r e dw i t ht h em e a s u r e dr e s u l t s 31 4 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 3 3 c h a p t e r5c o m p a r i s o no fd i f f e r e n ta i rd i s t r i b u t i o np r o g r a m s 3 4 5 1p h y s i c a lm o d e ld e s c r i p t i o n 3 4 5 2t h er e s u l t so f v a r i o u sv e n t i l a t i o n ：1 6 5 2 1c e i l i n ga i rs u p p l ya n ds i d eo ft h ee x h a u s ta i r f l o w 3 6 5 2 2u n d e r f l o o ra i rc o n d i t i o n ss y s t l 2 ；l 。i 卜c e i l i n go u t l e t ) 4 0 5 2 3u n d e r f l o o ra i rc o n d i t i o n ss y s t e m - ( d r o p - d o w no u t l e t ) 4 8 5 3a n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no ft h ev a r i o u sa i rd i s t r i b u t i o n 5 5 5 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 5 7 c o n c l u s i o na n do u t l o o k ! ； ； m a i nc o n c l u s i o n 5 8 o u t l o o k ! ；9 r e f e r e n c e 6 0 p a p e r sp u b l i s h e dd u r i n gs t u d yp u r s u i n gm a s t e rd e g r e e 6 4 s t a t e m e n to fo r i g i n a l i t y 6 5 a c k n o w l e d g e m e n t 6 6 v 第一章绪论 1 1 研究课题的提出 第一章绪论 建筑一直是能耗大户，全世界有将近3 0 的能耗消耗在建筑上。我国建筑能耗 在能源上总消费量所占的比例从上世纪的1 0 ，上升到近年的2 7 4 5 ，其中空调系 统能耗在建筑能耗中占有较大的比例。据统计空调系统能耗约占整个建筑的 4 0 7 0 左右，且呈持续增大趋势。目前在我国建筑空调系统耗电量巨大，重庆和 上海的空调系统耗电量已分别占全市总用电量的2 3 3 1 ，空调系统能耗的持续增 大给各城市的供配电系统带来了沉重的压力。如何提高空调的能源利用效率，降 低空调系统的能耗，已经成为实现社会可持续发展和能源结构优化调整的一个重要 目标和手段。 通信技术的发展同新月异，其技术更新及发展速度远快于其他行业，如移动通 信的数据业务发展迅猛，数据通信设备所占的比例越来越大，而高耗电量及高发热 量的数据通信设备对通信机楼的空调系统能耗的要求急剧增长。特别是目前随着3 g 业务的启动，在不久的将来以数据机房、3 g 机房为主的通信机楼将成为通信机楼建 设和发展的主流。同时，数据通信设备具有以下特点：( 1 ) 通信设备单机架耗电量 大；( 2 ) 发热量高；( 3 ) 设备安装密度大；( 4 ) 设备对运行环境要求高；( 5 ) 环境控制 的安全性和可靠性要求高。由于数据通信设备的高度集成化，设备安装密度的迅速 增长使得机房的单位面积能耗由十年前的2 0 0 4 0 0 w m 迅速发展到今年的 8 0 0 - 1 2 0 0 w r e ，而且还呈现出不断增大的态势。一些区域中心或通信枢纽机房，扩 容或新增的通信设备集成化程度高，热密度高。高热密度问题的出现与电子计算机 本身以及集成化程度的发展变化密切相关。在1 9 9 4 年计算机已经进入相对的快速发 展阶段。单从通信设备领域来看，1 9 9 2 年的时候，长l m 、宽l m 的设备的功率通常 在4 k w 左右。发展到现在的2 0 0 6 年，如果还做1m 2 占地通信设备，它最大的功率 密度将接近4 0 k w ，翻了1 0 倍，产生了数量级上的跨越幢， 机房中的通信设备用电量占总量的3 0 左右，空调耗电量在总量中的比例高达 5 0 以上，大量使用空调设备，在有力保障通信设备正常运行的同时也成为通信企 业的“耗能大户 。机楼的运行环境可靠性要求高的特点使得空调的能耗成倍增长， 这给机楼的空调系统节能提出了严峻的挑战。现有机房内局部过热仍成为一个比较 广东工业大学硕士学位论文 突出的问题。日常运行中也存在机房内的空调未达到满负荷状态，但机房内部仍存 在局部过热现象，其中气流组织不合理是造成机房局部过热的重要原因之一。 因而，气流组织是空调设计中一个重要环节，合理准确地对不同形式气流组织 进行分析评价，优化出适合数据机房的气流组织形式，不仅有助于改善机房过热问 题，对降低空调能耗，充分利用空调系统所提供能量，建设节约型社会有十分重要 的理论意义和实际价值。 1 2 国内外数据机房的气流组织发展现状及研究动态 通信机房作为通信企业的运营心脏，对数据机房空调系统的研究一直没有间断 过。许多专家学者从机房内的气流组织研究出发，试图找出一种既适合高热密度数 据机房又节能的通风方式。 不同的研究者针对通信机房的气流组织问题进行了相关研究。林阳沈等结合 一个实际案例对机房进行气流组织设计，通过对信息中心机房制冷、散热、送风、 回风等方面的计算分析，指出虽然制冷功率大于计算的机房热负荷，但并不意味可 以完全解决机房的温度问题；并列机柜应采用柜面对面或背对背的冷热通道布局， 可减少机柜形成的热通道的数量。根据实际需求，选择合适的气流组织方式，在机 房条件和投资充裕时，应尽量考虑下送风的最佳气流组织方式。机房布局并排机柜 形成的过道宽度最小不应少于0 4 m ，尽量按照1 2 - - 1 5 m 的宽度标准建设。采用冷 热通道的布置方式可以避免热空气在局部循环，可以避免经过前一台机柜或设备的 热空气在被当作下一台机柜或设备的冷却气体，。在实际应用中还需要注意冷通道 内的低温空气要有足够的风量和适当的风速。足够的风量是单台机柜垂直高度上所 有设备都能有低温空气冷却的保证，否则热通道上的热空气有可能在机柜上部自循 环。有足够的风量，当出口风速不够，也会使冷空气不能到达机柜顶部，同样产生 热空气在机柜上部自循环的结果。 文献 5 从气流混合部位着手，利用形状更改的风管改变气流途径，从而影响冷 热气流的混合方式。这种方式是通过风口直接斜送到设备面板，避免了了空调设备 输出的冷空气与机房内热空气的充分混合，这样送至机柜的不充分混合气体温度也 可维持在一个较低水平。文献 6 在顶部送风管道正下方设置特殊的送风器，通过轴 流风机和圆形送风器的牵引直接让不同流量的冷风送至高发热的数据设备。通过这 样改造后，可以大大的降低空调能耗，同时解决了机房扩容带来的空调匹配问题。 2 第一章绪论 文献 7 目前针对数据机房发热密度高机架采用精确送风系统，在常用的上送风形式 下，通过管道将冷风直接送到每个机架。另外根据机架不同的发热量，通过监测和 控制空调的风机转速来调整送风量。这种方式下，送风温度和送风量都较为准确， 节能效果显著，但改造成本高。 不少学者应用c f d 软件对通信机房的气流组织进行了数值模拟u ”，得出了室 内的温度分布情况，分析了存在的问题及原因，然后从改变气流的送风参数角度， 模拟室内的气流分布状况，就单独改变空调送风温度、速度参数提出了对机房空调 进行调节的方案，使机房内各个设备壁面最高温度值满足设备安全工作环境要求风 参数。文献 1 0 对某大型计算机房空调系统的下送上回气流组织方案进行了模拟， 并对方案的室内流场、机柜温度及p m v 、p p d 值进行了分析，结果显示下送上回气流 组织使工作人员和计算机设备能分别获得最佳的空调效果。华南理工大学杨萍、简 弃非等运用计算流体动力学方法对通信机房空调上送侧回气流组织特性进行了研 究，并对样本机房进行了实验测试与验证分析从调整通信机房的送风口速度、从 回风口的回风量来优化通道的排风效果。 关于这一课题国外做了大量的研究，c f d 被广泛用来分析和优化通信机房和数 据处理设备内部的气流组织和温度分布 1 3 1 4 ，、确定地板高度n 引及开孔面积n 州对比不同 的机架布局方式 1 7 , j s j 对机房环境影响等，同时还提出了无量纲参数，、能量啪脚，等评 估方法来评估机房的运行工况和能量利用效率。然而这些研究主要针对的是机房专 用空调地板送风的方式，对大量采用中央空调的国内通信机房的扩容和节能改造指 导意义有限。a b a n t oj u a n ，b a r r e r od a n i e l 等人对计算机房建立实体模型，采用四种 不同送风散流器下的气流组织进行数值模拟，对比分析得出较优的气流组织形式幢”。 1 3 本课题主要研究方法内容 1 3 1 气流组织研究方法 通风空调的目的针对居住和生产车间的空气条件，一方面起着改善室内空气品 质的重要作用；另一方面在许多工业部门起着保证生产正常进行，提高产品质量的 作用。于是人们希望在规划设计阶段就能预测室内空气的分布情况，从而制定出最 佳的通风空调方案。对室内空气分布预测方法，主要有以下四种： 1 射流公式法利用射流公式计算出相关参数，预测机械通风室内空气分布 3 广东工业大学硕士学位论文 是最为简单和经济的方法。按照通风空调送风口射流在室内的状态，可分为自由射 流、受限射流等；按射流入流空气温度与室内温度是否相等，又分为等温射流和非 等温射流；结合送风口形式，根据射流形态又可分为平面射流、方形和圆形射流、 径向射流、不完全径向射流、锥形射流和旋转射流等幢”。通过理论和实验测量，人 们整理出关于各种射流的半经验公式，主要是关于湍流射流平均特性主体段中心速 度、温度衰减、断面流速分布、射流扩展角、冷射流贴附长度等。下式是最经典的 射流公式： 监：k 巫：足巫 v o xx ( 1 1 ) 式中为射流轴心速度，m s ；i o 为射流流出速度，m s ：c 为喷射系数，通常 为0 6 5 - - 一0 9 0 ；r 南为风口有效面积系数；a 为风口外形总面积， ， 为距风口出o i n x 口距离，m ；a 。为等效喷射面积，以= 1 , o q r 庙，吖；k 为速度衰减比例系数，由 实验确定。 射流公式为显式的代数方程式，可以简单、快捷地预测机械通风房间内沿射流 方向各个位置的速度或温度分布，从而了解室内空气分布情况。同时用射流公式