用CFD方法改进室内气流组织设计

1、用用CFD方法改进室内气流组织设计方法改进室内气流组织设计 设计者：设计者： 龙建佑龙建佑 李学波李学波 指导教师：钱宇指导教师：钱宇陆恩锡陆恩锡前前 言言概述概述 1 设计任务设计任务 2 研究背景研究背景 关于关于CFD方法方法 目前室内非等温送风气流组织设计现状及其问题目前室内非等温送风气流组织设计现状及其问题 3设计方案设计方案模型建立模型建立 1 几何模型几何模型 2 数学模型数学模型 3 控制方程控制方程 4 边界条件边界条件模拟结果与分析模拟结果与分析 1 夏季全负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布夏季全负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布 2 夏季半负荷，采

2、用变风量水平送风时，室内温度及速度分布夏季半负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布 3 夏季半负荷，采用斜向上夏季半负荷，采用斜向上45送风时，室内温度及速度分布送风时，室内温度及速度分布结论结论 侧面送风侧面送风设计任务设计任务用用CFD方法对非等温侧送风室内空气速方法对非等温侧送风室内空气速度场、温度场进行数值模拟，分析变风量系度场、温度场进行数值模拟，分析变风量系统在部分负荷工况下，由于送风速度较小，统在部分负荷工况下，由于送风速度较小，射流受到射流受到 “下坠力下坠力”的影响导致局部温、速的影响导致局部温、速度分布不合理，影响对人体热舒适感觉的情度分布不合理，影响对人体热舒适感

3、觉的情况，最后提出利用况，最后提出利用CFD改进非等温送风气流改进非等温送风气流组织设计的方法。组织设计的方法。设计方案设计方案 在本设计中选择长在本设计中选择长宽宽高（高（6米米6米米3.5米）米）的办公室空调房间进行模拟。的办公室空调房间进行模拟。 q算例选择算例选择q设计及优化方法设计及优化方法a) 根据实际情况建立几何模型和数学模型；根据实际情况建立几何模型和数学模型； b) 利用利用Fluent程序对模型进行模拟和预测，考察气流流程序对模型进行模拟和预测，考察气流流型以及工作区参数（温度，速度）分布情况；型以及工作区参数（温度，速度）分布情况； c) 在上述模拟完成后，对存在在上述模

4、拟完成后，对存在“冷风下坠冷风下坠”的问题进的问题进行分析，提出改进措施；行分析，提出改进措施；d) 对改进后的情况进行模拟，比较改进后的气流流型对改进后的情况进行模拟，比较改进后的气流流型以及工作区参数（温度，速度）分布情况。以及工作区参数（温度，速度）分布情况。设计内容（一）设计内容（一）模型建立模型建立一、几何模型一、几何模型房间尺寸：房间尺寸：6m*6m*3.5m二、数学模型二、数学模型在本设计中采用标准在本设计中采用标准k 模型，它经证明适用模型，它经证明适用于模拟室内气流流动这种高雷诺数的情况。于模拟室内气流流动这种高雷诺数的情况。三、控制方程三、控制方程（1）连续性方程：）连续性

5、方程： 0iixu）（2）动量方程：）动量方程： （3）能量方程：）能量方程： TetgxuxuvvxxUUxpzjijjitjjjij)()(pvjtpjjjCqxTvCkxxTU)()(四、边界条件四、边界条件 本设计将人员热负荷等效于在地板中心有本设计将人员热负荷等效于在地板中心有3米米6米米均匀热负荷，均匀热负荷，q66.6W/m2（夏季全负荷）和（夏季全负荷）和q33.3 W/m2（夏季半负荷）。天花板上有四盏灯，每盏灯功（夏季半负荷）。天花板上有四盏灯，每盏灯功率率60W。前、后、左侧墙体为内墙，右侧墙体为外墙。前、后、左侧墙体为内墙，右侧墙体为外墙（X0m处）的热流密度为处）的热

6、流密度为q30 W/m2（夏季全负荷）（夏季全负荷）和和q10 W/m2（夏季半负荷）。房间顶部灯具负荷为（夏季半负荷）。房间顶部灯具负荷为460W。 送风口为三个送风口为三个0.04m1.00m的条缝风口，中心线距的条缝风口，中心线距天花板天花板0.22m，回风口为两个，回风口为两个0.15m0.50m的矩形回风的矩形回风口口,送、回风口对称布置于侧墙和底板。送、回风口对称布置于侧墙和底板。设计内容（二）设计内容（二） 模拟结果与分析模拟结果与分析一、夏季全负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布一、夏季全负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布 1、温度场、温度场2、速度场、速

7、度场1、温度场、温度场3.2 夏季半负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布夏季半负荷，采用变风量水平送风时，室内温度及速度分布2、速度场、速度场1、温度场、温度场3.3 夏季半负荷，采用斜向上夏季半负荷，采用斜向上45送风时，室内温度及速度分布送风时，室内温度及速度分布 2、速度场、速度场 从图中可以看出，除房间风口处风速较大外，其余部分区域的风速能够在0.25m/s以下，满足人体的舒适要求。 同时，由于采用斜向上45送风时，“冷风”不会很快下坠至工作区，室内温度及速度分布得到明显改善。这样的气流组织形式会使得局部温、速度分布更均匀，对人体热舒适感觉较为有利。 4.结论结论 对于变风量系统在部分负荷工况下，由于对于变风量系统在部分负荷工况下，由于送风速度较小，射流受到送风速度较小，射流受到 “下坠力下坠力”的影响导