空调房间气流组织数值模拟和优化课程

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空调室内气流组织与热舒适数值模拟和实验

空调室内气流组织与热舒适数值模拟和实验
第3 2卷 第 3期
2 0 1 3年 5月
建 筑 热 能 通 风 空 调
B u i l d i n g En e r g y& E n v i r o n me n t
Vo 1 J 3 2 No . 3 Ma y. 2 01 3. 6 2- 65
文章编号 : 1 0 0 3 . 0 3 4 4 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 6 2 — 4
0 引言
在舒适性 空调房 间中 , 人 体的热舒适度 除与室 内
空气 温湿 度有关 外 , 还 受气 流组 织 、 气 流速 度 等多种
1 C 的建 立
二维计算模型大小 ( 3 . 0 m  ̄ 3 . 0 m) , 用来模拟有人 和
A bs t r ac t : Ba s e d o n t h e t h e r ma l c o mf o r t P M V i n d e x a n d PP D i n d e x p r o po s e d b y F a n g e r . n u me r i c a l mo d e l i n g wa s u s e d t o r e s e a r c h i n d o o r t h e m a r 1 c o mf o r t e nv i r o n me n t o n t h r e e di f f e r e n t a i r d i s t r i b u t i o n s i n s u mme r a n d wi n t e r . Ex p e r i me nt a l
和空调室 内热舒适 环境 的改善提供 了参考依据 。 关键词 : 热舒适环境 气流组织 数值模 拟 实验测试
Num er i cal Si m ul at i on and Exper i m ent al St ud y on Ai r f l o w Di s t r i but i on

一个空调房间气流组织的数值模拟

一个空调房间气流组织的数值模拟
困难 。传 统 的做 法 是 通 过 模 型 实 验 , 出经验 或半 得 经 验 的公 式 , 后 在 这些 公 式 的基础 上进 行 气 流组 然
织 的计算 。由于模型实验 的实验条件不同, 出的 得 公式也各异,因此局限也很大。近年来 ,随着计算 技术的发展和高速计算机 的应用 , 数值求解 的能力 越来越强 。 现在数值 求解在工程设计、 运行 中被广 泛采用 , 设计时通过数值计算来预测工况, 筛选 设
消除室 内热量或冷量 , 并能更有效地排 除空气 中的 有 害物 。 准确 进 行气 流 组 织 设 计是 空 调 设计 的一 个 重要内容, 它关系着房 间工作 区的温湿度基数、 精 度及区域温差, 工作区 的气流速度、洁净度及 空调
能耗 是 否达 到 要 求 , 因 此 成 为 空 调 设 计 中 的一 个 也
度 场、温度 场进 行数 值模拟 。分析不 同的速 度场 、 度场 ,预测最优 化的 气流组织 方案 ,供设计 温
时参考选用 。
【 关键词 】 气流组 织 : 计算流体 力学 优 化
Nu me i a p rm e to A i s r b t n o i n ii n n o rc l Ex e i n f r Dit i u i n aA rCo d to i g Ro m o Ya gJ n e g n i f n F o g h n uY n z e g Zh u Ch a h i o u n u
计 方 案 : 行 时通 过 数 值 仿 真 来进 行过 程 监 控 和优 运 化 控 制 。基 于 以上 的 比较 ,本 文 拟 选用 数 值 实 验 的 方 法 进行 气 流 组 织 设计 计 算 ,来预 测 室 内速度 场 、 温 度 场 , 以选 出最 佳 的气 流 组 织 设 计方 案 。

空调房间内气流组织的数值模拟

空调房间内气流组织的数值模拟

10
制冷与空调
2004 年第 1 期
高雷诺数 k-ε模型包括上述 k 方程、ε方 程及连续性方程、动量方程、能量方程,此模型 因适用于离开壁面一定距离的高雷诺数紊流区域 而得名。这里的雷诺数是指局部区域的紊流雷诺 数,定义为 Re t = ρk / εµ 。当某区域的雷诺数
2
大于 1 时,就称它为高雷诺数区域,在此区域内 的分子粘性可以忽略。对于空调房间内的气流, 室内气流具有高雷诺数,采用 k-ε模型,壁面 附近的流动视为具有简单的紊流边界层流动,采 用壁面函数法。 高雷诺数 k-ε模型与壁面函数法相结合后 就能模拟整个室内气流了。 [4] 3.2 低雷诺数 k-ε模型 采用低雷诺数 k-ε模型使方程组可以从紊 流旺盛区一直引用到壁面,常用的是 Lam-Bremhorst 模型, 在该模型中对式 (1) - (3) 作如下的变化即可:
∂t ∂x j
1 T

T
0
ϕdt ,其中 T 大大超过
∂u = ∂ µ + µ t ∂k + µ t ∂ui ∂ui + j − ρε ∂x j σ k ∂x j ∂x j ∂x j ∂xi
脉动周期,同时又大大小于流动宏观变化周期。 脉动值定义为 ϕ ′ = ϕ − ϕ 。按照以上方法,对 Navier-Stokes 方 程 组 进 行 时 均 运 算 , 得 到 Reynolds 时均方程组,其中 Reynolds 应力项
Numerical Simulation of the Airflow in Air Conditioning Room
Du Lichun Pei Feng Huainan 232001) (Anhui University of Science and Technology

基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化

基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化

100暖通空调HV&AC2020年第50卷第8期技术交流基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化珠海格力电器股份有限公司何博承李建建摘要空调房间内的气流组织是影响舒适性的重要因素。

采用SIAR-CCM+软件对冬季制热工况下某空调房间内的气流组织和热环境进行了数值模拟,对人体模型附近的速度场、温度场进行了分析,并对PMV进行了理论计算。

结果表明:当导风板角度位于制热默认角度53°时,人体PMV整体偏高,舒适性较差;将默认导风板角度优化调整为28°后,舒适性明显提升。

关键词空调房间舒适性预计平均热感觉指数导风板角度数值模拟Indoor comfort simulation analysis and optimization ofair-conditioned rooms based on PMVBy He Bo*ond Li Jionj tonAbstract Air distribution in air-conditioned rooms is an important factor affecting comfort.Simulates numerically the air distribution and thermal environment in an air-conditioned room underheating conditions in winter with STAR-CCM+software,analyses the velocity field and temperature fieldaround the mannequin,and calculates the PMV with theoretical method.The results show that,when thewind deflector angle is at the default heating angle of53degrees,the overall PMV of human body is high,and the comfort is poor,when the default wind deflector angle is optimized to28degrees,the comfort issignificantly improved.Keywords air-conditioned room,comfort,predicted mean vote(PMV),wind deflector angle, numerical simulation★Gree Electric Appliances Inc.of Zhuhai,Zhuhai,Guangdong Province,Chinao引言随着家用空调器的日益普及,人们对于空调器的节能、舒适性等指标的关注度逐渐升高。

夏季办公室空调房间气流组织的数值模拟

夏季办公室空调房间气流组织的数值模拟
同区域的热舒适性 ,并 以此来指导办公室 内空调通 风的设计和 改进 。 【 关键词 】 气流组织 ;数值模拟;速度场;温度场
中 图 分 类 号 T 3 U8 1 文献标识码 A
TheNume i a m u a i n of r l w sr bu i n i r c dii n ng 0fi ei rc lSi l to fo Dit i to n Ai- on to i fc n Sum me Ai r Zh ngW u o
第 2 卷 第 3期 5 2 1 年 6月 01
制 冷 与空 调
Re i e ai n a d Ai Co dto i g r f g r t n r n i n n o i
Vl .5 No 3 o 2 . 1 J n. 0 .0  ̄ 3 8 u 2 1 34 1 0
平 不 断提 高 , 对居 住和 工作 的建筑 环 境有 了更 高 的
等方 面 的要求 。 公 室室 内 良好 舒适 的环 境可 以使 办 人们精 神愉 快 ,工 作效 率提 高 。对办 公 室空调 房 间
的气 流组 织进行 数值 模拟 计 算 , 并通 过对 结果 的 分 析来 更好 的指 导实 际设 计 , 对于 改善 室 内空气 品 这 质 ,创造 舒适 的工 作环 境有 着重 要 的意义 。 C D ( o uain l li n mis F C mp tt a FudDy a c ,计算 流 o 体 动力 学 ) 是建 立在 经 典流体 力学 与数 值计 算方 法
b t m f h o Aiv lct eda dar e eau ef l esmuae yF u n o waeaep ee td T ev lct e tr ot o er m. r eo i f l n i mp rtr edb i ltdb le tsf r r r sne . h eo i v co s o t o yi t i t y

空调房间气流组织模拟及优化模板可修订

空调房间气流组织模拟及优化模板可修订

毕业设计说明书作者:学号:学院:系(专业):热能与动力工程题目:空调房间气流组织数值模拟和优化指导者:讲师(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2012 年 6 月 2 日Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimizationAbstractAirflow-organizing in air-conditioned indoor air environment, air quality has an important effect is directly related to the indoor temperature, area, flow rate and air-conditioning energy consumption is an important part of the air-conditioned. Effective ventilation and airflow organization has an important significance for improving indoor air quality, to ensure the realization of healthy buildings, healthy comfort air conditioning.The main factors to affect the flow in room inlet velocity, the location of the air inlet into the return air relative position Firstly, the establishment of a physical model and mesh using Gambit software, and numerical simulations using Fluent software, said in an intuitive way the temperature field and velocity field of airflow under different air distribution program, analyzing the draw for office and other similar air-conditioned room, Side of the send side back, on sending the next time, on to send back, next to send back to the four air distribution are more appropriate. But the better Side of the send side back and on to send back on the air current forms of organization.Keywords:Airflow-organizing;Numerical simulation; Turbulencemodel;Temperature field;Velocity field.目次1引言 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外的研究成果 (1)1.3 本文的主要内容和工作 (2)2空调房间的气流组织形式 (3)2.1气流组织的介绍 (3)2.2常用的气流组织形式 (3)2.2.1侧送侧回 (4)2.2.2上送下回 (4)2.2.3上送上回 (4)2.2.4 下送上回 (5)3 气流组织和室内舒适性的评价指标 (5)3.1 技术指标 (5)3.2 经济性指标 (7)3.3 适性空调室内空气计算参数 (8)4 空调房间的数值模拟过程 (8)4.1 物理模型的建立 (8)4.2网格的划分 (11)4.3数学模型 (11)4.4在Fluent里的参数 (13)4.5解算结果及后处理 (14)5 数值模拟结果分析 (15)5.1侧送侧回的结果及分析 (15)5.2 异侧下送上回的结果及分析 (17)5.3上送上回的结果及分析 (19)5.4上送下回的结果及分析 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 引言1.1 研究的背景及意义随着经济的发展和科技的进步,人们的物质生活水平不断提高,空调的使用越来越普及,人们对居住和工作环境的要求也越来越高,因此对通风空调技术也提出了更高的要求。

空调气流组织设计方案的优化与实施

空调气流组织设计方案的优化与实施

空调气流组织设计方案的优化与实施空调气流组织设计方案的优化与实施在现代建筑中,空调系统扮演着重要的角色,尤其是在炎热的夏季。

随着空调技术的不断发展,空调气流组织设计方案也越来越成为建筑工程中的一个重要的环节。

一个好的空调气流组织设计方案,可以让空调系统的效率得到最大发挥,同时也可以提高建筑环境的舒适度和健康程度。

本文将简要介绍空调气流组织设计方案的优化与实施。

1. 建筑物气流组织分析在设计空调气流组织系统之前,需要进行建筑物气流组织分析。

该分析主要包括建筑的形状、建筑物朝向、建筑外墙、门窗的位置、建筑物内部的空间布局等多方面因素的考虑。

通过对建筑形状和内部空间布局的分析,可以得出每个房间或区域需要的通风量和温度要求,以此为基础设计合理的空调气流组织系统。

2. 气流模拟计算在设计空调气流组织系统时,气流模拟计算可以帮助工程师设计出对空调系统的要求最少的系统。

该模拟计算可以模拟出建筑物内部的空气流动情况、温度和湿度分布情况,并可以通过对模拟结果的分析和比较,进行优化设计。

3. 气流组织优化设计方案在空调气流组织设计方案中,需要考虑到空气流通的方向、速度和温度。

合理的气流组织方案应该是能够将空气浸润到室内的每一角落,同时保证空气流通速度适当,以防止过强的气流对人体产生不适,保证房间内部的温度和湿度均匀。

4. 实施空调气流组织系统实施发生在空调气流组织设计方案被审查、批准和确认后。

气流组织系统的安装过程应该由技术人员进行,以保证空调气流组织系统的合理性和质量可控。

在系统安装完成后,需要对系统进行测试和调试,以确保系统安装质量、工作状态和工作效率。

在空调气流组织设计优化与实施过程中,需要注意以下几个方面:1. 结合实际情况进行气流组织方案,不可以简单照搬,需根据实际情况进行微调,以使设计方案更加适宜建筑环境。

2. 合理地选择建筑用材,以确保空调气流组织系统能够运行良好,且对建筑环境的影响减至最小。

3. 选择优质的设备和配件,以保证整个气流组织系统的运行效能和持久性。

空调房间气流组织数值模拟

空调房间气流组织数值模拟

=袅【r爱】+岳【r雾】+斟r亚az】+S[2】
式中,妒为通用变量,代表Ⅱ,t,,埘,T,cs,等求解变
量;为广义扩散系数;S为广义源项;Ⅱ,口,l‘,为速度
“。在石,),,:方向的投影。对于特定的方程,9,r和
竺=二』P三±s S具有特定的形式(见表1)。 表1 通用控制方程中各符号的具体形式
Байду номын сангаас
-___-_____-____--●_-●^___——————_-_-_●●-_-_——
连续方程



动祭方程

能量方程T

一apla。i+S
女,c
Sr
组分方程
cI£如
S。
表l中毗为速度,弘为动力粘度;P为压力;后
万方数据
·42·
安徽冶金科技职业学院学报
2009年第1期
为传热系数,c为比热;cl为组分.s的体积浓度;见 为组分S的扩散系数。
本文为建立此模型房间流场计算的数学模型 所作的简化如下:
1物理模型的建立
如图1,模型房间的内部空间尺寸为:长度4.5 111、宽度3.3 ITI、高度3 m。房间的窗户安装在南墙 上,窗户的尺寸为1.2 mx 1.5 m。进风口长、宽为 0.4 111、0.1 m,出风口长、宽为0.4 m、0.2 m。房间 只有南墙和南窗有热量传递,其余墙面假设为绝 热。
(2)室内速度分布很均匀,对于工作区的流速,
射流对室内空气的影响更为强烈,送风射流形成的
从图中可以很清楚的看出,风速是较均匀的,在z 旋涡相应增大。射流的下方形成较大的旋涡时,旋
万方数据
总第钙期
张红光,陈光:空调房间气流组织数值模拟
·43·
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毕业设计说明书作者:学号:学院:系(专业):热能与动力工程题目:空调房间气流组织数值模拟和优化指导者:讲师(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2012 年 6 月2 日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimizationAbstractAirflow-organizing in air-conditioned indoor air environment, air quality has an important effect is directly related to the indoor temperature, area, flow rate and air-conditioning energy consumption is an important part of the air-conditioned. Effective ventilation and airflow organization has an important significance for improving indoor air quality, to ensure the realization of healthy buildings, healthy comfort air conditioning.The main factors to affect the flow in room inlet velocity, the location of the air inlet into the return air relative position Firstly, the establishment of a physical model and mesh using Gambit software, and numerical simulations using Fluent software, said in an intuitive way the temperature field and velocity field of airflow under different air distribution program, analyzing the draw for office and other similar air-conditioned room, Side of the send side back, on sending the next time, on to send back, next to send back to the four air distribution are more appropriate. But the better Side of the send side back and on to send back on the air current forms of organization.Keywords:Airflow-organizing;Numerical simulation; Turbulencemodel;Temperature field;Velocity field.目次1引言 (1)1.1研究的背景及意义 (1)1.2 国内外的研究成果 (1)1.3 本文的主要内容和工作 (2)2空调房间的气流组织形式 (3)2.1气流组织的介绍 (3)2.2常用的气流组织形式 (3)2.2.1侧送侧回 (4)2.2.2上送下回 (4)2.2.3上送上回 (4)2.2.4 下送上回 (5)3 气流组织和室内舒适性的评价指标 (5)3.1技术指标 (5)3.2经济性指标 (7)3.3适性空调室内空气计算参数 (8)4 空调房间的数值模拟过程 (8)4.1物理模型的建立 (8)4.2网格的划分 (11)4.3数学模型 (11)4.4在Fluent里的参数 (13)4.5解算结果及后处理 (14)5数值模拟结果分析 (15)5.1侧送侧回的结果及分析 (15)5.2 异侧下送上回的结果及分析 (17)5.3上送上回的结果及分析 (19)5.4上送下回的结果及分析 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 引言1.1 研究的背景及意义随着经济的发展和科技的进步,人们的物质生活水平不断提高,空调的使用越来越普及,人们对居住和工作环境的要求也越来越高,因此对通风空调技术也提出了更高的要求。

在空调房间内,气流组织是通风和空调系统的重要组成部分,气流组织直接影响室内空调效果,是关系着房间工作区的温度、湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感的重要因素,是一切空调工程设计中必须考虑和重视的问题。

有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质,实现工作环境健康舒适性有着重要的意义。

因此人们希望在建筑规划设计阶段就能详细了解由空调通风所形成的室内空气速度场、温度场、湿度场以及有害物浓度场等的分布情况,从而制定出最佳的气流组织方案[1]。

空调房间内的空气分布与送/回风口的尺寸、形式、数量及位置,送风参数(送风温度,风速),房间的大小及污染源的位置和性质等有关。

这些参数直接影响空调室内调节效果,影响室内的温度,风速和室内人员的舒适度,是空气调节的一个重要环节,也是空调设计过程中要重点考虑的一个环节。

由于影响空气分布的因素较多,加上实际工程中的具体条件的多样性,因此难于用简单的理论或经验表达式来综合上述诸多因素的影响。

目前,在空间气流分布计算方面,较多采用依赖于实验的经验式,由于实验条件的不同,在各种实验结果间存在一定的差异,但在总体规律性方面却基本雷同[2]。

1.2 国内外的研究成果鉴于空调房间的气流组织形式对能源的损耗、室内空气的品质和人体健康舒适性有着至关重要的作用。

国外从20世纪20年代就对此领域展开了研究,如对等温、非等温射流运动规律的研究,送风方式与舒适度关系的研究,各类建筑物不同送/回风方式的研究,室内空气品质的研究等。

在国内,天津大学的马九贤教授于80年代组织建造了国内第一个专门用来对空调房间内气流情况进行研究的实验室,并取得了一定的研究成果,为进一步进行房间气流的研究奠定了基础[3]。

文献[4][5]得出下送风气流组织的送风口形式、送风进口作为示踪与人体距离、送风速度和送风温度对人体热舒适的影响。

文献[6]利用C02气体,研究了空气龄与质点换气效率、房间换气次数之间的关系。

Nielsen等人对空调房间模型内二维流动进行了模拟实验[7]。

Zhang G、Morsing和Bjerg等人在Nielsen研究的基础上改变模型房间长宽高等比例进行了模型实验[8]。

J.D. Posner等人采用RNG k-ε模型模拟预测模型室的测量[9]。

随着计算机技术的发展,CFD技术开始用于空调房间的气流分析。

1974年,丹麦的Nielsen首次将CFD技术应用于空调工程,数值模拟空调房间室内空气流动情况,利用流函数和涡旋公式求解封闭二维流动方程。

Chen Qingyan则在1988年利用CFD技术对建筑物能耗、室内空气流动情况以及室内空气品质等问题进行了分析和研究。

在2000年Topp、Nielsen和Davidson在全方位通风的房间内,利用CFD方法模拟了在等温壁条件下的空气流动情况[10]。

国内也有众多的研究者利用CFD技术对空调房间气流组织进行优化和研究。

1988年,张建忠分析了数值模拟方法在通风空调领域的应用情况,还对常见的工业敞口槽通风问题作了数值计算分析,把问题简化为二维稳定不可压缩的粘性流动[11]。

文献[12]利用实验和数值模拟方法研究了空洞建筑上送风情况下空调室内的流场分步情况,指出送风温度和风速是对温度分层高度有重要影响。

上述文献虽对空调房间气流组织进行了大量的研究,但只是对工程上某种具体的气流形式的研究没有对不同气流组织形式进行系统、详细地比较。

关于空调室内气流组织下的温度详细分布的文献未见报道。

1.3 本文的主要内容和工作本文以计算流体力学和数值传热学为理论基础,对空调房间的气流组织形式和室内空气三维湍流流动的数值模拟方法进行分析,使用Gambit建立夏季空调房间常见的四种气流组织模型,采用FLUENT软件以直观的方式显示了四种气流组织方案的气流流型,分析讨论其气流分布规律、特点,并将数值计算结果进行处理,并将各种不同送气流组织形式下的温度场和速度场进行对比,总结各种气流组织形式的优缺点。

本文内容安排1、简述气流组织研究的背景及意义,并简单介绍国内外气流组织研究现状。

2、介绍空调房间气流组织及常用的气流组织形式。

3、介绍空调室内舒适性的评价指标和气流组织的评价指标。

4、使用Gambit建立气流组织模拟的物理模型,并对其进行适当简化,对物理模型进行网格划分,确定Fluent软件中的参数设置,应用Fluent软件,对常见的四种气流组织形式进行模拟计算。

5、对模拟结果进行分析,得出结论。

2 空调房间的气流组织形式2.1 气流组织的介绍狭义的气流组织指的是上(下、侧、中)送上(下、侧、中)回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式,即气流组织形式;广义的室内气流组织,是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布。

经过一定处理过后的空气,经过空调系统进入空调房间,与室内空气进行热湿交换后由回风口排出。

显然,空调房间的速度场、温度场的均匀性和稳定性与室内空气的流动情况密切相关。

气流组织设计的目的就是合理的组织室内空气的流动和分布,使室内工作区空气的温度、湿度、风速和洁净度能更好地满足室内人员的舒适感要求。

只有合理的气流组织才能充分发挥送风的冷却和加热作用,均匀地消除室内的冷(热)、湿负荷,并有效的排除有害物和悬浮在空气中的灰尘,满足室内人员对新鲜空气的需求。

好的通风系统不仅要能够给室内体统一个健康、舒适的环境,而且要有很高的经济性。

因此,根据室内环境等的特点和需要,采取最恰当的通风系统和气流组织形式,实现优质高效运行,就显得尤为重要。

2.2 常用的气流组织形式在实际工程中,常用的气流组织形式有:侧送侧回、上送下回、上送上回、下送上回等。

2.2.1 侧送侧回图2-1 侧送侧回气流分布侧送侧回的送风口布置在房间的侧墙上部,气流横向送出,气流吹到对面墙上后下落到工作区,以较低速度流过工作区,再通过布置在同侧墙下方的回风口排出。

侧送侧回形式中,工作区处于回流区,由于气流在到达工作区之前,已经和房间内空气进行了比较充分的混合,使房间内速度场和温度场都趋于均匀和稳定,因此能保证工作区具有稳定和均匀的气流速度和温度。

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