双层百叶风口等温自由射流PIV实验与数值模拟

双层百叶风口等温自由射流的PIV实验研究与数值模拟学生：穆延非导师：苏新军副教授

律宝莹副教授目录Contents123课题的背景和意义PIV实验系统和测量方法双层百叶风口等温自由射流数值模拟4总结2课题的背景和意义等温自由射流理论1.1等温自由射流理论是室内空调通风气流组织设计的基础。

圆形送风口射流示意图x—由风口为起点，到射流计算断面的距离(m)；vx—x处射流轴心速度

(m/s)；v0—射流出口速度

(m/s)；a—送风口的紊流系数；do—送风口直径或者当量直径

(m)；主体段规律3课题的背景和意义课题的内容及意义1.2CFD越来越广泛应用于暖通空调领域，不过仍存在两大难点，准确性和可信性。理论基础薄弱，在应用CFD过程中任意设置求解参数，将会出现很多问题，不但会在工程上造成灾难，还会败坏CFD名声。利用粒子图像测速技术对双层百叶风口自由射流流场的过渡段进行可视化测量，并对ANSYSCFX在不同的求解格式和湍流模型下的模拟结果做出评价。4PIV实系统和测量方法

实现了无接触测量，对流场没有干扰；PIV能对瞬态流场进行测试；实现了全场测量，可以反映整个流场的流动细节。5PIV的基本原理2.1PIV实系统和测量方法

PIV系统和送风系统；示踪粒子粒子（1~2µm）（油烟）；

跨帧时间Δt；

风口风速调节（1m/s～6m/s），调压器；

流场测试区域(300mm×300mm）。6实验台介绍2.2PIV实系统和测量方法

叶片垂直出流（张角90°）；测试区域为1000mm，初始段和过渡段；

风口风速为3m/s。7流场初步测试2.3XXXXXXXXXXXXXXXX2PIV实验系统和测量方法2.3、流场初步测试

沿射流轴线长度范围为600～900mm的流场，最高风速为2.3m/s。沿射流轴线长度范围为300～600mm的流场，最高风速为3.086m/s。沿射流轴线长度范围为0～300mm的流场最高风速为3.318m/s。8PIV实系统和测量方法

9风速（2m/s、3m/s、4m/s）;拍摄区域为风口处300mm×300mm。叶片张角为45和90°的流场对比2.4PIV实系统和测量方法

张角90°，最高风速为2.09463m/s张角45°,最高风速为1.83437m/s102m/s叶片张角为45和90°的流场对比2.4PIV实系统和测量方法

张角45°,最高风速为1.83437m/s张角90°，最高风速为3.31775m/s张角45°，最高风速为2.92604m/s113m/s叶片张角为45和90°的流场对比2.4PIV实系统和测量方法

张角45°,最高风速为1.83437m/s张角90°，最高风速为4.058m/s张角45°，最高风速为3.73173m/s124m/s叶片张角为45和90°的流场对比2.4PIV实系统和测量方法

90°张角风口风速比45°张角速度大10%。

原因为，叶片角度由垂直变为45°，局部损失过大。13叶片张角为45和90°的流场对比2.4双层百叶风口等温自由射流数值模拟

1000mm600mm600mm1000mm进口速度边界，风速为3m/s风道和叶片为无滑移固体壁面射流边界为开口边界，相对压力为0pa14几何模型和网格划分3.1双层百叶风口等温自由射流数值模拟

15几何模型和网格划分3.1经过网格无关解验证双层百叶风口等温自由射流数值模拟

模拟阶段特征细节前处理模拟模式常规模拟模拟类型稳态模拟流体类型理想流体域类型单一域湍流模型标准零方程模型、标准

k-ε模型和SST模型边界条件风道入口设为进口边界，风速分别为3m/s风道、叶片为无滑移固壁边界大空间为开口边界求解格式高精度格式、迎风格式时间尺度自动时间尺度收敛标准残差为1e-4检测点压力、速度值16模拟特征3.2双层百叶风口等温自由射流数值模拟

17残差图和检测点值3.3双层百叶风口等温自由射流数值模拟

183.4高精度求解格式和实验结果的对比双层百叶风口等温自由射流数值模拟

19高精度求解格式和实验结果的对比3.4双层百叶风口等温自由射流数值模拟

203.5迎风求解格式和实验结果的对比双层百叶风口等温自由射流数值模拟

21迎风求解格式和实验结果的对比3.4总结和致谢

通过PIV实验验证了等温自由射流理论的轴心风速的衰减规律。改变双层百叶叶片的张角可以调节风口的风速，45°张角的风口