1、空調試驗房室內空氣流場的計算分析空調試驗房室內空氣流場的計算分析摘要：本文對空調試驗室流場進行模擬計算，在此基礎上對測試室送風系統進行改進設計，明顯改善測試室流場分布。關鍵詞：流場 FLUENT 測試0 0 綜述綜述焓差法實驗室常常忽略外部流場分布的不均勻性，以至影響到測試結果的穩定性和準確性。而大量流場測試周期長、操作復雜，測試室氣流速度通常很小，即使微小擾動對測試結果都有很大影響，而且缺乏對氣流方向的預測，即使排除人為因素也很難測出流場真實速度，不利于測試室流場改進。進行數值模擬將有利于工程檢測改進，節省人力、財力和時間。計算機數值模擬有助于工程設計的改進。研究如何形成合理的流場，滿足測試

2、室負荷要求，避免回流短路現象，以達到良好的送風效果，這具有十分重要的理論意義和實際價值。1 1 模型簡化與計算模型簡化與計算為了簡化實際問題，便于分析，在建立數學模型前對室內氣體的流動先做以下假設:室內氣體滿足牛頓內摩擦定律，為牛頓流體；室內流體溫度變化不大，密度可視為常數；室內氣體的流動形式為穩態紊流；在紊流中心區，忽略能量方程中由于粘性作用而引起的能量耗散；室內空氣在房間內壁面上滿足無滑移邊界條件。本文計算所選擇的求解器是 Fluent5/6。對于在用 Fluent 軟件計算時所采用的有關數值計算方法，說明如下：壓力項、能量項、紊流動能和紊流耗散率項的離散都采用二階迎風格式。二階迎風格式也

3、就是一階導數的具有二級截差的差分格式，它可以克服迎風差分截差比較低的缺點而又能保持它的長處。壓力與速度的藕合關系的處理方法選用 SIMPLE 算法。采用標準 k-二兩方程模型來求解湍流問題時，控制方程包括質量和方程及 k-方程。根據以上假設可建立其數學模型，整場的流動應滿足質量和動量方程(1) 質量方程（1）(2) 動量守恒方程（2）湍流模型標準兩方程模型8（Jones & Launder,1972）湍流動能 k 的方程，其一般形式為（3）這里，為生成項，為耗散項湍流耗散率的方程，一般采用的形式為（4）這里為生成項，為耗散項2 2 邊界條件邊界條件本文中的算例包括以下邊界條件：給出入口

4、速度邊界，具體值由風機風量及送風管道尺寸計算給定給出出口壓力邊界，具體值由測試給定在固體邊界上對速度取無滑移邊界條件，即在固定邊界上流體的速度等于固體表面的速度.3 3 數值計算結果及分析數值計算結果及分析3.13.1 水平面水平面 X X 方向原始模型數值模擬及優化改進數值模擬結果如下圖方向原始模型數值模擬及優化改進數值模擬結果如下圖 1 16 6 所所示示在圖 78 中，可以清楚看到原始數值模擬和優化改進數值模擬在各個水平面上速度的分布及變化情況。改進模型孔板送風速度分布更加均勻，送風初始平面上速度分布在 0.10.13m/s 之間，與原始模型相比有非常明顯的改善。這主要是因為流線形的隔板

5、能更好的改變靜壓室內的壓力分布，從而更好的改變孔板的送風速度分布，這可以從壓力場分布圖中得到進一步證明，模擬結果和我們的理論預測有很好的吻合。3.23.2 垂直面垂直面 Z Z 方向原始模型數值模擬及優化改進數值模擬結果如下圖方向原始模型數值模擬及優化改進數值模擬結果如下圖 9 91010 所所示示在圖 910 中，可以清楚看到原始數值模擬和優化改進數值模擬在垂直面上的速度分布情況。在這兩張圖中速度分布對比十分鮮明，流線形隔板模型速度分布更均勻，死角比較少，除工況機附近及一些死角外，流線形隔板模型在這個平面上的速度均在 0.1m/s 以上且分布均勻，而原始模型頂部正中部分明顯有一個死區。4 4

6、 計算結果計算結果本文在原始模型數值模擬的基礎上，針對原始模型孔板送風速度不均勻的缺陷重新設計一種相對簡單實用的流線型模型，通過數值模擬及優化改進得出結論如下：本物理模型的獨特之處在于把入口和出口邊界放在了非研究區域的送風管道中，而且首次用整個流場回路作為數值模擬計算的對象，這樣就把入口和出口簡化假設對研究區域的影響降到最小，或者說把簡化假設帶來的誤差引入到非研究區域。通過擴大模擬范圍，來達到凈化研究區域的目的.從原始模擬結果來看，孔板送風氣流分布不均勻，特別是接近孔板的區域，還存在一定的回流，中間區域流速低，接近于零，兩側流速高，送風口相對一側墻壁區域附近氣流速度最高，中間部分形成兩個明顯的低速渦流區域。由于工況機附近負壓的影響，造成墻壁一側和地面上方氣流速度偏大，測試室中心區域流速偏低。進一步分析可知，氣流初態決定于靜壓室內壓強分布，氣流終態決定于工況機附近負壓分布，其它區域為