空调房间气流组织
空调房间室内气流组织模拟(fluent)
模型[1]m s，送风温如图，房间左下角有一个空调，送风和回风方向如图所示。
送风速度为1/度为25℃，壁面温度为30℃。
1．建立模型及网格划分①建立模型及网格划分的步骤在此处暂时省略，以后后机会再补上，这里直接读入网格文件hvac-room.msh。
②读入网格后应检查网格及网格尺寸，通过Mesh下的Check和Scale进行实现，这里不做详细描述。
2．求解模型的设定①启动FLUENT。
启动设置如图，这里着重说说Double Precision（双精度）复选框，对于大多数情况，单精度求解器已能很好的满足精度要求，且计算量小，这里我们选择单精度。
然而对于以下一些特定的问题，使用双精度求解器可能更有利。
[1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战：FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. 北京,人民邮电出版社,2011:312-317a.几何特征包含某些极端的尺度（如非常长且窄的管道），单精度求解器可能不能足够精确地表达各尺度方向的节点信息。
b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体，而某一个区域的压力特别大（因为用户只能设定一个总体的参考压力位置），此时，双精度求解器可能更能体现压差带来的流动。
c.对于某些高导热系数比或高宽纵比的网格，使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或精确度不足不足的问题，此时，使用双精度求解器可能会有所帮助。
②求解器设置。
这里保持默认的求解参数，即基于压力的求解器定常求解。
如图：下面说一说Pressure-based和Density-based的区别：a.Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和CoupledSolver，其实也Pressure-Based Solver的两种处理方法；b.Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。
空调房间的气流组织
在房间内横向送出的风口叫侧送风口。工程上用得最多的是百 叶风口,如图13.1所示，百叶风口中的百叶可做呈活动可调的，既 能调风量，也能调送风方向。百叶风口常用的有单层百叶风口 （叶片横装的可调仰角或俯角，叶片竖装的可调节水平扩散角） 和双层百叶风口（外层叶片横装,内层叶片竖装；外层叶片竖装, 内层叶片横装）。除了百叶风口外，还有格栅送风口（图13.2）, 和条缝送风口（图13.3）,风口应建筑装置很好地配合。
13.1 气流组织的基本方式
④ 喷射式送风口 对于大型体育馆、礼堂、剧院和通用大厅等建筑常采用喷
射式送风口。图13.6所示为圆型喷口，该喷口有较小的收缩角 度，并且无叶片遮挡，因此喷口的噪声低、紊流系数小、射程 长。为了提高喷射送风口的使用灵活性，可以作成图13. 6（b） 所示的，既能调方向又能调风量的喷口型式。 ⑤ 旋流送风口 旋流送风口由出口格栅、集尘箱和旋流叶片组成，如图13.7所 示。空调送风经旋流叶片切向进入集尘箱，形成旋转气流由格 栅送出。送风气流与室内空气混合好，速度衰减快。格栅和集 尘箱可以随时取出清扫。这种送风口适用于电子计算机房的地 面送风。
13.1 气流组织的基本方式
⑥ 置换送风口 图13.8所示，为圆型喷口风口，它靠墙置于地上，风口的周
边有条缝，空气以很低的速度送出，诱导室内空气的能力很低， 从而形成置换送风的流型。 （2）回风口的形式
由于回风口附近气流速度衰减很快，对室内气流组织的影响 很小，因而构造简单，类型也不多。最简单的是矩形网式回风 口（图13.9）、蓖板式回风口（图13.10）。此外如格栅、百 叶风口、条缝风口等，均可当回风口用。
第七章 第七节 空调房间的气流组织
不同的空调工程有不同的要求：
1、恒温恒湿空调：保持均匀而又稳定的温湿度 2、高度净化要求：保持应有的洁净度和室内正压 3、对空气流速有严格要求：控制流速
★送风口、回风口和排风口的位置的设置要 有利于维持房间内所需要的空气压力状态：
空调房间 正压 负压 负压 负压 厕所、盥洗室、各种设备用房 旅馆客房内 餐厅的前厅 正压 正压 盥洗室内 厨房
餐厅内的空气压力
应处于前厅和厨房之间
单层百叶风口
双层百叶风口
散流器
方 形 散 流 器 圆形散流器
回风口
空 调 房 间 气送
顶送
下送
分层空气调节
人员 停留区
工位空调（个性化送风）
空调房间气流组织应符合下列要求：
1、满足室内设计温湿度及其精度、工作区允许的 气流速度、噪声标准及防尘要求； 2、气流分布均匀，避免产生短路及死角； 3、与建筑装修有较好的配合。
第七节 空调房间的气流组织
通过空调房间送、回风口的选择和布置， 使送入房间的空气在室内合理地流动和分布， 从而使空调房间空气的温度、湿度、速度和洁 净度等参数满足生产工艺和人体热舒适的要 求。 影响空调房间气流组织的因素： 送风口的位置和形式 送风射流参数 回风口的位置 房间的几何形状等
侧 送 风 口
空调气流组织
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
送风射流的流动规律 排回风口的气流流动 空气分布器及房间气流分布形式 房间气流分布的计算
• 本章重点： • 1 气流组织及不同的空气分布方式和设计方法 • 2 空气分布器的类型 • 3 射流和回风流的流动规律 • 4 空调房间气流分布计算
• 85 某空调房间;室温要求20 0 5 ℃ ;室内长 宽 高分别为A×B×H＝ 6×6×3 6m;夏季每平方米空调面积的显热负荷Q＝300KJ/h;采用盘式散流 器平送;试确定各有关参数
双层百叶风口
圆盘散流器
斜片式散流器 直片式线性风口
圆环式散流器 活条式风口
二 空间气流分布的形式 一上送下回
a 侧送侧回
b 散流器送风
c 孔板送风
•
上送下回的气流分布形式送风气流不直接进入工
作区;有较长的与室内空气棍掺的距离;能够形成比较均
匀的温度场和速度场 但是;它要求回风管接至空调房间
的下部;这将占用一定的建筑面积
05 ℃ ;工作风速
不得大于0 25m/s;净化要求一般;夏季显热冷负荷为5400KJ/h ;试计算侧送风的
气流组织计算
• 82 一个面积为
64.5m 的恒温房间;室温要求20
0 5 ℃ ;工作风速不
得大于0 25m/s;夏季的显热冷负荷为500KJ/h;试进行孔板送风的气流组织设
计计算;并确定房间的最小高度
混掺结果使射流的温度场浓度场与速度场存在相似性;定
量的研究得出：
•
Tx 0.73m1 F0 n1 F0
•
T0
x
x
T0 T0Tn
Tx Tx Tn
• T 0 为射流出口温度；T x 为距风口 x 处射流轴心温度；
空调气流组织课件
04
CATALOGUE
空调气流组织的优化设计
气流组织的模拟分析
数值模拟
利用计算机软件模拟空调气流在 空间内的流动情况，分析气流速 度、温度、湿度等参数，预测气 流组织的分布和效果。
实验验证
通过实验手段对数值模拟结果进 行验证，比较模拟与实际结果的 差异，提高模拟的准确性和可靠 性。
气流组织的优化方法
详细描述
上送风通常采用散流器或孔板等设备，将空调的冷风或热风 均匀地送至整个房间。这种送风方式可以避免直接吹向人体 ，减少不适感，同时使室内温度分布更加均匀。
下送风
总结词
下送风方式是指空调的冷风或热风从房间的下部送入，再通过自然的对流或机 械的辅助方式使空气向上流动。
详细描述
下送风通常采用地面盘管、地暖等方式，将空调的冷风或热风通过地面送至整 个房间。这种送风方式可以更好地控制地面附近的温度，使室内温度分布更加 均匀。
送风口位于房间的地面或吊顶内，通过向 下的送风方式，使冷空气自下而上流动， 实现室内空气的均匀降温。
散流器送风
喷口送风
送风口采用散流器形式，通过散流器的扩 散作用，使冷空气在室内均匀扩散，实现 室内空气的均匀降温。
送风口采用喷口形式，通过喷口的定向送 风，使冷空气直接吹向室内人员活动区域 ，实现快速降温和舒适度调节。
家庭的空调气流组织
家庭的空调气流组织需要考虑家庭成员的生活习惯和需求，以确保舒适的生活环境 。
家庭的空调气流组织需要合理设置温度和湿度的控制，以满足家庭成员的需求。
家庭的空调气流组织需要定期清洗和维护，以保证空气流通和室内空气质量。
公共场所的空调气流组织
公共场所的空调气流组织需要考 虑人流密度和空气质量，以确保
气流组织(PPT115页)(1)
首都机场喷口
气流组织(PPT115页)(1)
图所示的球形喷口又称为球形旋转式喷口。
该风口的球形壳体上带有圆形可调送风量的短喷嘴， 转动风口的球形壳体，可使喷嘴位置在一定范围内上 下左右变动，从而很方便地改变气流送出方向；
改变喷嘴处的阀片位
置，还可调节送风量
的大小。
图8-18 上送式旋流风口
1-出风格栅 2-集尘箱 3-旋流叶片
气流组织(PPT115页)(1)
上送式旋流风口优 点
送风气流与室内空 气混合好，速度衰 减快，格栅和集尘 箱可以随时取出清 扫。
适用场合
室内下部空调负荷 大的场合(如计算 机房)，以及只需 要控制室内下部空 气环境的高大房间 (如展览馆）。
空调风口
§ 包括送风口和回风口。 § 空调风口的形式对空调房间内气流及温度、湿度等空气
参数的分布情况有很大影响。 § 对于空调房间的使用者来说，通常空调风口是整个空调
系统惟一可看见的装置，因此空调系统所选用的空调风 口不但应当很好的实现对其功能的要求，而且外观还要 与室内装饰相协调，并得到使用者的认可。 § 全面了解空调风口的形式和特点对选用合适的送回风口 十分重要。
气流组织(PPT115页)(1)
喷口送风的优点
射程远、送风口数量需要少、系统简单、投资较小。
常用场合
空间较大的公共建筑（如体育馆、影剧院、候机厅、展 览馆等）和室温允许波动范围要求不太严格的高大厂 房。
气流组织(PPT115页)(1)
4.条缝风口
或称条缝型风口。按风口的条缝数分有单条缝、 双条缝和多条缝等形式。
气流组织(PPT115页)(1)
(2)双层百叶风口 ▪ 是双层活动百叶风口的简称。 ▪ 它有两组相互垂直的活动可调叶片，分外层和内层布置，
第5章空调区的气流组织和空调
• 喷口送风主要用于大型体育馆、礼堂、影剧院及高大 空间（例如工业厂房与其他公共建筑）的空调工程。
8.1.2 置换通风系统
• 置换通风是将经过热湿处理的新鲜空气直接送入室内 人员活动区，并在地板上形成一层较薄的空气湖。室 内人员及设备等内部热源产生向上的对流气流。排风 口设置在房间的顶部，将热浊的污染空气排出，属于“ 下送上排”的气流分布形式。
• c.将送风、回风总管设在走廊吊顶内，在房间 内墙的下部设格栅回风口，回风进入走廊内， 并由设在吊平顶内的回风总管上开设的回风口 处被吸走。
• d.对于双侧上送下回，其回风风管可以设在室 内，也可在地坪下做总回风道
3）应用场合
• 侧送方式具有布置简单、施工方便、 投资节省、能满足房间对射流扩散、温 度和速度衰减的要求，广泛地用于一般 舒适性空调房间的送风，其中侧送贴附 送风方式，具有射程长、射流衰减充分 等优点，用于高精度的恒温空调工程。
第5章空调区的气流组织 和空调
2020年6月6日星期六
空气调节区的气流组织（又称为空气分布 ），是指合理地布置送风口和回风口，使得经 过处理后的空气，送入空调区，从而使空调区 （通常是指离地面高度为2m以下的空间）内形 成比较均匀而稳定的温湿度、气流速度和洁净 度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。
当房间高度在3～5m，而又要求较大的送风量时，为保证 空调区内具有较均匀的速度场和温度场，可采用孔板送风 。
（4）喷口送风
• 喷口送风是依靠喷口吹出的高速射流实现送风 的方式。
• 特点：送风速度高，射程远，射流带动室内空气 进行强烈混合，使射流流量成倍增加，射流断面 不断扩大，速度逐渐衰减，并在室内形成大的回 旋气流，从而确保工作区获得均匀的温度场和速 度场。
空调气流组织设计
建筑环境与设备工程专业毕业设计参考资料5空调气流组织设计编者重庆大学城市科技学院土木工程学院建筑环境与设备工程教研室空调气流组织设计一、空调气流组织设计作用空调气流组织的作用：⑴送风均匀，从而保证空调区的温度场、湿度场、速度场的均匀；⑵送、回风不短路；⑶没有吹冷风感；⑷冬季热风能抵达人员活动区。
二、气流组织选择一、气流组织方式：⑴侧面送风：能形成贴附射流，增大气流射程，有利于室内空气混合，幸免冷风过快下落。
⑵散流器送风：送风距离大，适宜空间较高的房间。
⑶孔板送风：单位面积送风量大，工作区内风速小。
⑷喷口送风：速度高，射程长，适合高大空间的送风。
⑸条缝送风：送风温差、送风速度衰减较快，可与灯具配合布置，适合于会议厅、宴会厅等场所。
⑹旋流风口送风：衰减快，可作大风量、大温差送风。
二、气流组织及送、回风口选择⑴空调区的气流组织宜采纳百叶、条缝型等风口貼附侧送。
当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不该采纳侧送。
侧送形式有以下三种：①上送上回：仅为夏日降温效劳，且空调房间层高较低；②上送下回：以冬季送热风为主，且空调房间层高较高；③单侧或双侧贴附射流送风适合于跨度较大的空调房间。
采纳貼附侧送风时，应符合以下规定：①送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°～20°的导流片；②送风口内宜设置避免射流偏斜的导流片。
⑵空调区设有吊顶时，应依照空调区的高度及对气流的要求，采纳散流器或孔板送风。
当单位面积送风量较大，且人员活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采纳孔板送风散流器分平送和下送两种方式。
平送适合于夏日送冷风；下送适合于冬季送热风。
采纳散流器送风时，应知足以下要求：①风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不小于；②采纳平送方式时，貼附射流区无阻挡物；③兼作热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射流出口角度的功能，如温控散流器。
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2、过程分析及计算
（1）射流的发展
2、过程分析及计算
（2）射流主体段轴心速度的衰减
u x0 0.48 a x0 u0 d0 0.48 ux u 0 ax 0.145 d0
说明：
X----射流断面至 喷嘴间的距离
X0----射流断面至 0.48 d0 m （圆形） 极点间的距离
1、射流定义及分类 射流：空气经喷嘴向周围气体的外射流动。
流态 层流 紊流 分类： 送风温度与 室温的差异 空间大小 自由 受限 等温 非等温 圆射流
喷嘴形式
扁射流
2、过程分析及计算
（1）射流的发展
* 自由射流分为三段:极点,起始段,主体段。 * 在射流理论中，将射流轴心速度保持不变 的一段称为起始段，其后称为主体段。空 调中常用的射流段为主体段。 * 由直径为的喷口以出流速度射入同温空间 介质内扩散，在不受周界表面限制的条件 下，则形成如图5-1所示的等温自由射流。 空调中常用的射流段为主体段。
第五章 空调房间气流组织
回顾：
得热量 选择
被调对象
冷负荷
系统形式 空气处理设备类型
风道设计
气流组织
概述
经过处理的空气送入被调节的区域（房间或空 间），在与周围空气进行热质交换的同时，应使受 控区域内的温度、湿度、清洁度和空气流动速处于 合理的数值范围内，并以不同的方式从被调节对象 排出等量的空气，保持空气量平衡。为了使送入的 空气合理分布，有效的控制既定区域内的空气流动，
ax x d0 （非园）
1.13 F0 F0 ux m m1 x x u0
a----送风口的紊 流系数，直接影响 射流的发展快慢， 取决于风口的形式
表5－1 风口型式
收缩极好的喷口 圆管
不同风口的a值 紊流系数a
0.066 0.076
扩散角为80~120
圆 射 流 矩形短管 带可动导叶的喷口 活动百叶风口 收缩极好的扁平喷口
二、非等温自由射流
定义：射流出口温度与房间温度不相等 分类：冷射流（送风温度低于室内温度） 热射流（送风温度高于室内温度） 1.轴心温差计算公式
u x 0.73m1 F 0 n1 F 0 T x T n T x 0.73 x x u0 T 0 T n T 0
式子5-7
二、非等温自由射流
影响气流组织的因素
送风口位置及型式 回风口位置及型式
房间几何形状 室内的各种扰动
影响最重 要的因素
送风对流参数： 送风温差△t0 送风口直径d0 送风速度v0
§5-1
送风口空气射流
由送风口射出的空气射流，对室内气流组 织的影响最大。
温差、边界 条件等
送风口空气射流 的流动规律
等温自由 射流
一、等温自由紊流射流
算确定室内空气分布状况是不够的，一般要籍助于现
场调试，以期达到预期的效果。
概述
概述
概述：不同的空气流动状况有着不同的空调效 果。 任务：合理的组织室内空气的流动，使室内空 气的温度 、湿度能更好的满足工艺要求和符合 人们的舒适感觉。 意义：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湿度基数、空调精度及区 域温差、工作区的气流速度、清洁程度和人体 的舒适感觉的重要因素，是空气调节的一个重 要环节。
4 ' 1 0 2
（二）、受限射流的几何形状（图5-4）
除贴附射流外，空调空间四周的围护结构可能对
射流扩散构成限制。在有限空间内射流受限后的运动
规律不同于自由射流。在有限空间内贴附与非贴附两
种受限射流的运动状况。由图5-4可见，当喷口处于
空间高度的一半时（h＝0.5H），则形成完整的对称
2、贴附长度xl 集中式射流
x1 0.5z exp k
4 ' 1 0
h0 k 0.35 0.62 F0
z 5.45m u
n T
' 1 0
F0
2
扁形射流
x1 0.4 z exp k
h0 k 0.35 0.7 b0
z 9.6
3
b0
m u n T
' 1 0
就需要了解并掌握空间的空气分布规律，不同的空
气分布方式和设计方法。
概述
空调房间内的空气分布与送风口的型式、数量和位
置，排（回）风口的位置，送风参数（送风温差⊿t0，
送风口速度u0），风口尺寸，空间的几何尺寸及污染
的位置和性质等有关，由于影响空气分布的因素较多，
加上实际工程中具体条件的多样性，采用只靠理论计
二、非等温自由射流
2.阿基米德数
射流轴心轨迹的影响因素分析：
* Ar是决定射流弯曲程度的主要因素，Ar值大 则随射程x 的变化的y值的变化也大。
当Ar=0时，为等温射流；︱Ar︳<0.001时可按 等温射流计算； ︱Ar︳>0.001时非等温射流 计算
* Ar表征浮升力与惯性力之比，随送风而减小。
0.09
0.1 0.2 0.16 0.108
平 面 射 流
平壁上带锐缘的条缝
圆边口带导叶的风管纵向 缝
0.115 0.155
2、过程分析及计算
（3）分析
* a值大，横向脉动越大，射流的扩散角θ 越 大，射程就越短 * 风口形式一定，a=const, ux随x增大而减小， 随d0或u0的增大而增大 * 若要增大射程x，应提高u0、d0，减小a * 若要使射流扩散角θ 增大，可以选a值较大 的送风口
三、受限射流
受限射流又分为：贴附和非贴附两种受限射流的运动 状况。 贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流；反之则为非 贴附射流。 常见的为贴附射流。 （一）、非等温贴附冷射流的计算（图5-3） 1、射流轴心速度
u x m1 2 F 0 x u0
贴附射流轴心速 度的衰减比自由 射流慢
（一）、非等温贴附冷射流的计算
1.轴心温差计算公式
对公式5-7的说明：
T0—射流出口温度
Tx—距风口x处射流轴心温度
Tn—周围空气温度
m1=1.13m
n1=0.73m1,温度衰减的系数
二、非等温自由射流
2.阿基米德数
二、非等温自由射流
2.阿基米德数
射流轴心轨迹的计算公式：
2 a xi xi xi 0.51 tg Ar 0 . 35 cos cos d d0 d0 d0 0 g d 0 (T 0 T n) Ar 2T u0 n yi