空调实验房室内空气流场的计算分析
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。
流场平均速度计算公式
流场平均速度计算公式流体力学是研究流体运动规律的一门学科，其中流场平均速度是流体力学中的一个重要概念。
流场平均速度是指在流体运动过程中，某一区域内各点流速的平均值。
在实际工程中，计算流场平均速度对于设计和分析流体系统具有重要意义。
本文将介绍流场平均速度的计算公式及其应用。
流场平均速度的计算公式如下所示：\[ \overline{V} = \frac{1}{A} \int_{A} V \cdot dA \]其中，\( \overline{V} \) 表示流场平均速度，单位为米每秒（m/s）；A 表示流场的面积；V 表示流场中某一点的流速；dA 表示面积元素。
在实际工程中，流场平均速度的计算通常需要结合实际情况进行。
下面将介绍几种常见的流场平均速度计算方法。
1. 测量法。
测量法是最直接的流场平均速度计算方法。
通过在流场中设置测量点，使用流速仪器（如流速计、风速计等）对各点流速进行测量，然后将测得的各点流速求平均值即可得到流场平均速度。
这种方法适用于流场较小、流速较低的情况。
2. 数值模拟法。
数值模拟法是利用计算机对流场进行数值模拟，通过求解流体力学方程得到流场各点流速分布，然后对流场进行离散化处理，计算各点流速的平均值来得到流场平均速度。
这种方法适用于复杂流场的计算，能够较准确地得到流场平均速度。
3. 统计法。
统计法是利用统计学方法对流场进行分析，通过对流场中各点流速进行大量测量，然后对测得的数据进行统计分析，得到流场平均速度。
这种方法适用于流场较大、流速较高的情况。
除了上述方法外，还有一些其他计算流场平均速度的方法，如图像处理法、声速法等。
不同的方法适用于不同的流场情况，工程师需要根据实际情况选择合适的方法进行计算。
流场平均速度的计算对于工程设计和分析具有重要意义。
在空气动力学、水力学、热力学等领域，流场平均速度的计算都是必不可少的。
通过对流场平均速度的准确计算，工程师可以更好地设计和分析流体系统，保证系统的安全稳定运行。
空调房间空气流场分布的数值模拟
（ １ ． Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ａ ｉ ｒ Ｄ ｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
回的送 风方 式为 最佳 气流组 织方 案 。本研 究 对 空调 房 间 气流 组 织设 计 具 有理 论 指 导 意 义和 实用
价值 。
关 键词 ： Ａ ｉ ｒ ｐ ａ ｋ软 件 ； 气流组 织 ： 数值 模 拟
中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ２—６ ３ ３ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ５— ０ ４ ２ ０— ０ ６
ｄ ｏ ｗｎ—ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｄ ｏ ｗ ｎ—ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｏ ｐ—ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ， ｄ ｏ ｗ ｎ—ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｔ ｏ ｐ—ｅ ｘ —
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空调房间送风状态的确定及送风量的计算
3.7空调房间送风状态的确定及送风量的计算在已知空调区冷(热)、湿负荷的基础上，确定消除室内余热、余湿，维持室内所要求的空气参数所需的送风状态及送风量，是选择空气处理设备的重要依据。
3.7.1空调房间送风状态的变化过程在空调设计中，经常采用空气质量平衡和能量守恒定律来进行空调系统的一些能量问题分析 图3-10表示一个空调房间的热湿平衡示意图，房间余热量(即房间冷负荷)为Q (kW)，房间余湿量(即房间湿负荷)为W (kg ／s)，送入m q (kg/s)的空气，吸收室内余热余湿后，其状态由O(h O ，d O )变为室内空气状态N(h N ，d N )，然后排出室外。
图3-10 空调房间的热湿平衡 当系统达到平衡后，总热量、湿量均达到了平衡，即总热量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m h h Q q h q Q h q (3-43) 湿量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m d d W q d q W d q (3-44)式中 m q ——送入房间的风量（kg/s ）； Q ——余热量（kW ）；W ——余湿量（kg/s ）；O O d h ,——送风状态空气的比焓值（kJ/ kg ）和含湿量（kg/kg ）；N N d h ,——室内空气比焓值（kJ/ kg ）和含湿量（kg/kg ）。
同理，可利用空调区的显热冷负荷和送风温差来确定送风量。
)(O N p m t t C Qq -= (3-45)式中 Q ——显热冷负荷（kW ）；C p ——空气的定压比热容[ 1.01 kJ/ (kg ⋅K)]。
上述公式均可用于确定消除室内负荷应送入室内的风量，即送风量的计算公式。
图3-11 为送入室内的空气(送风)吸收热、湿负荷的状态变化过程在h-d 图上的表示。
图中N 为室内状态点，O 为送风状态点。
热湿比或变化过程的角系数为sR O N d d h h W Q --==)(ε (3-46) 由上可得，送风状态O 在余热Q ，余湿W 作用下，在h-d 图上沿着过室内状态点N 点且/Q W ε=的过程线变化到N 点。
吸顶式空调送风形式对室内流场影响的数值模拟
吸顶式空调送风形式对室内流场影响的数值模拟作者：贾学斌来源：《科技视界》2014年第22期【摘要】采用计算流体力学方法模拟分析比较吸顶式空调不同送风方式条件下不同时刻的温度场和流场流线。
发现原方案下，气流与周围的热空气进行热交换的范围有限；设置合适的导流罩结构能够延长气流到达地面的时间，加大高速气流两侧的漩涡范围，使得更多冷气流停留在空间，与室内高温气体进行热交换，加速室内气体降温；建议导流罩角度选取15°。
研究结果可为室内吸顶式空调房间的送风方式提供参考依据。
【关键词】吸顶式空调；数值模拟；气流组织；送风形式；导流0 引言在经济飞速发展的现代，室内区域已经成为绝大多数人长时间停留的场所，空调作为其必不可少的设施，发挥着重要作用。
随着人民生活水平的提高，人们对室内温度的舒适性和空气品质的要求也越来越高。
人们更希望时刻处在一个健康、舒适的空间。
目前，为提高室内空气气流品质，进行了一些研究。
文献[1]应用CFD模拟软件对夏季中央空调房间中常用的上送上回送风形式进行模拟研究，分析空调送风角度对室内气流温度场和速度场的影响，进而讨论房间的舒适性。
文献[2]采用数值计算软件FLUENT模拟冬季室内气流组织的分布状况，经过对比分析不同的送风速度对室内活动区温度和速度的影响。
文献[3]利用fluent软件通过置换通风和侧送风两种送风方式下办室内的速度场、温度场、CO2浓度场所进行的数值模拟分析。
文献[4]介绍了一种下送风空调系统的设计方法，利用Airpark软件对该设计方法下的空调房间进行数值模拟分析。
文献[5]针对相同室内条件、不同气流组织形式下的各种模型，运用暖通空调专用数值模拟软件Airpark，对室内速度场、温度场进行了数值模拟计算。
然而随着室内吸顶式空调的大范围使用，对于其送风方式很少考虑，这势必有可能未将空调利用效率最大化，从而影响室内气流组织和舒适性。
因此本文将以吸顶式空调为例，采用计算流体力学方法模拟研究空调不同的送风形式对室内气流组织的影响，进而得到一种较为合理的送风方式，为提高空调送风效率，节约能源消耗提供参考。
空调房间流场温度场的fluent模拟报告
空调房间流场温度场的fluent模拟报告1. 引言1.1 概述空调在现代生活中扮演着重要的角色，它可以有效地改善室内环境，并为人们提供舒适的居住和工作条件。
空调房间的流场温度场分布是一个关键因素，对室内温度均匀性、舒适性以及能源消耗等方面都有着重要影响。
因此，对空调房间的流场温度场进行模拟与分析具有重要意义。
1.2 文章结构本文主要围绕着空调房间流场温度场的Fluent模拟展开研究。
文章共分为五个部分：引言、流场温度场模拟方法、模拟结果与分析、参数优化与仿真结果验证以及结论与展望。
每个部分都包含了具体的子章节，以便系统地介绍和阐述相关内容。
1.3 目的本文旨在使用Fluent软件对空调房间的流场温度场进行详细模拟，并通过分析结果和验证方法，评估其在不同工况下的效果。
同时，本文还将探讨如何优化空调参数以实现更好的温度均匀性，并展望存在问题并提出改进方向。
以上是对文章引言部分内容的详细清晰撰写。
2. 流场温度场模拟方法2.1 空调流场模拟概述空调房间的流动和温度场模拟是通过计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）方法实现的。
该方法基于Navier-Stokes方程，并结合大气物理学、传热学和传质学等知识原理，对空气在房间内的流动特性进行数值分析。
通过该模拟方法可以了解空调房间中的气流运动规律以及温度分布情况，进而为空调系统设计和优化提供有效依据。
2.2 Fluent软件介绍Fluent是一种常用的CFD仿真软件，广泛应用于各种工程领域。
它提供了强大的求解器和前后处理器，可实现复杂流体问题的数值模拟和分析。
在本文中，我们采用Fluent软件进行空调房间流场温度场仿真模拟。
2.3 模型建立与边界条件设定在进行流场温度场模拟前，需要建立几何模型并设置边界条件。
首先，根据实际情况绘制出空调房间的几何图形，并导入Fluent软件进行后续处理。
然后需要定义边界条件，包括房间墙壁、入口和出口等。
第五章 空调房间的空气分布
5.3 空气分布器及房间气流分布形式 上送上回
单侧上送上回
异侧上送上回 散流器上送上回
5.3 空气分布器及房间气流分布形式 下送上回
5.3 空气分布器及房间气流分布形式 中送
5.4 房间气流分布的计算
一、 一般气流分布的计算方法
5.4 房间气流分布的计算 空间气流分布受到射流受限、射流重合、非等温等 因素的影响
5.1 送风射流的流动规律
温度状况 射流
等温射流 非等温射流 自由射流
是否受限
受限射流
在空调工程中常见的情况，多为非等温受限射流。
5.1 送风射流的流动规律
一、自由射流
等温自由射流
2θ
射流轴心速度：
ux u0
0.48
ax
0.145
0.48 ax
md0 x
m1 F0 x
d0
d0
d0 极点
射流断面直径：
dxLeabharlann ax 6.8( 0.145)
d0
d0
紊流系数
射流扩散角： tg 3.4a
u0 ux
起始段
主体段
x
集中射流：圆形、 方形、矩形
扁射流：边长比大 于10的风口 扇形射流：扇形导流
5.1 送风射流的流动规律 非等温自由射流
轴心温度：
Tx 0.73 ux n1 F0
根据A查表，K3=1.65
二﹑孔板送风的计算方法
5.求到达工作区的中心气流速度：
取有静压室孔板， 0.75
则
ux1 u0
x 0.1 射流扩散受限
✓可以认为当射流
回流区最大平均风速：
断面面积达到空间 断面面积的1/5时，
室内气流分布
第10章室内气流分布10、1对室内气流分布得要求与评价10、1、1概述空气分布又称为气流组织。
室内气流组织设计得任务就就是合理得组织室内空气得流动与分布，使室内工作区空气得温度、湿度、速度与洁净度能更好得满足工艺要求及人们舒适感得要求。
空调房间内得气流分布与送风口得型式、数量与位置，回风口得位置，送风参数，风口尺寸，空间得几何尺寸及污染源得位置与性质有关。
下面介绍对气流分布得主要要求与常用评价指标。
10、1、2对温度梯度得要求在空调或通风房间内，送入与房间温度不同得空气，以及房间内有热源存在，在垂直方向通常有温度差异，即存在温度梯度。
在舒适得范围内，按照ISO7730标准，在工作区内得地面上方1、1m与0、1m 之间得温差不应大于3C (这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-9标准建议1. 8m与0. 1m之间得温差不大于3C (这就是考虑人站立工作情况)。
10、1、3工彳乍区得风速工作区得风速也就是影响热舒适得一个重要因素。
在温度较高得场所通常可以用提高风速来改善热舒适环境。
但大风速通常令人厌烦。
试验表明，风速v0、5m/s时，人没有太明显得感觉。
我国规范规定：舒适性空调冬季室内风速〉0、2m/s,夏季〉0、3m/So工艺性空调冬季室内风速〉0、3m/s,夏季宜采用0、2-0> 5m/So10、1、4吹风感与气流分布性能指标吹风感就是由于空气温度与风速(房间得湿度与辐射温度假定不变)引起人体得局部地方有冷感，从而导致不舒适得感觉。
1・有效吹风温度EDT美国ASHRAB有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature) 来判断就是否有吹风感，定义为EDT (txtm) 7.8(x0.15) (10-1)式中tx,t卄室内某地点得温度与室内平均温度，C； v X-室内某地点得风速，m/s。
对于办公室，当EDT=-1. 7~IC,VxV0、35m/s时，大多数人感觉就是舒适得，小于下限值时有冷吹风感。
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空调实验房室内空气流场的计算分析
摘要：本文对空调实验室流场进行模拟计算，在此基础上对测试室送风系统进行改良设计，明显改善测试室流场散布。
关键词：流场FLUENT 测试
0 综述
焓差法实验室常常忽略外部流场散布的不均匀性，以至阻碍到测试结果的稳固性和准确性。
而大量流场测试周期长、操作复杂，测试室气流速度通常很小，即便微小扰动对测试结果都有专门大阻碍，而且缺乏对气流方向的预测，即便排除人为因素也很难测出流场真实速度，无益于测试室流场改良。
进行数值模拟将有利于工程检测﹑改良，节省人力、财力和时刻。
运算机数值模拟有助于工程设计的改良。
研究如何形成合理的流场，知足测试室负荷要求，幸免回流短路现象，以达到良好的送风成效，这具有十分重要的理论意义和实际价值。
1 模型简化与计算
为了简化实际问题，便于分析，在成立数学模型前对室内气体的流动先做以下假设:室内气体知足牛顿内摩擦定律，为牛顿流体；室内流
体温度转变不大，密度可视为常数；室内气体的流动形式为稳态紊流；在紊流中心区，忽略能量方程中由于粘性作用而引发的能量耗散；室内空气在房间内壁面上知足无滑移边界条件。
本文计算所选择的求解器是Fluent5/6。
关于在用Fluent软件计算时所采纳的有关数值计算方式，说明如下：压力项、能量项、紊流动能和紊流耗散率项的离散都采纳二阶迎风格式。
二阶迎风格式也确实是一阶导数的具有二级截差的差分格式，它能够克服迎风差分截差比较低的缺点而又能维持它的优势。
压力与速度的藕合关系的处置方式选用SIMPLE算法。
采纳标准k-ε二两方程模型来求解湍流问题时，操纵方程包括质量和方程及k-ε方程。
依照以上假设可成立其数学模型，整场的流动应知足质量和动量方程
(1) 质量方程
（1）
(2) 动量守恒方程
（2）
湍流模型
标准两方程模型[8]（Jones & Launder,1972）
湍流动能k的方程，其一样形式为
（3）
那个地址，为生成项，为耗散项
湍流耗散率ε的方程，一样采纳的形式为
（4）
那个地址为生成项，为耗散项
2 边界条件
本文中的算例包括以下边界条件：
给出入口速度边界，具体值由风机风量及送风管道尺寸计算给定给出出口压力边界，具体值由测试给定
在固体边界上对速度取无滑移边界条件，即在固定边界上流体的速度等于固体表面的速度.
3 数值计算结果及分析
水平面X方向原始模型数值模拟及优化改良数值模拟结果如以下图1～6所示
在图7～8中，能够清楚看到原始数值模拟和优化改良数值模拟在各个水平面上速度的散布及转变情形。
改良模型孔板送风速度散布加倍均匀，送风初始平面上速度散布在～s之间，与原始模型相较有超级明显的改善。
这主若是因为流线形的隔板能更好的改变静压室内的压力散布，从而更好的改变孔板的送风速度散布，这能够从压力场散布图中取得进一步证明，模拟结果和咱们的理论预测有专门好的吻合。
垂直面Z方向原始模型数值模拟及优化改良数值模拟结果如以下图9～10所示
在图9～10中，能够清楚看到原始数值模拟和优化改良数值模拟在垂直面上的速度散布情形。
在这两张图中速度散布对照十分鲜明，流线形隔板模型速度散布更均匀，死角比较少，除工况机周围及一些死角外，流线形隔板模型在那个平面上的速度均在s以上且散布均匀，而原始模型顶部正中部份明显有一个死区。
4 计算结果
本文在原始模型数值模拟的基础上，针对原始模型孔板送风速度不均匀的缺点从头设计一种相对简单有效的流线型模型，通过数值模拟及优化改良得出结论如下：本物理模型的独特的地方在于把入口和出口边界放在了非研究区域的送风管道中，而且第一次用整个流场回路作为数值模拟计算的对象，如此就把入口和出口简化假设对研究区域的阻碍降到最小，或说把简化假设带来的误差引入到非研究区域。
通过扩大模拟范围，来达到净化研究区域的目的.从原始模拟结果来看，孔板送风气流散布不均匀，专门是接近孔板的区域，还存在必然的回流，中间区域流速低，接近于零，双侧流速高，送风口相对一侧墙壁区域周围气流速度最高，中间部份形成两个明显的低速涡流区域。
由于工况机周围负压的阻碍，造成墙壁一侧和地面上方气流速度偏大，测试室中心区域流速偏低。
进一步分析可知，气流初态决定于静压室内压强散布，气流终态决定于工况机周围负压散布，其它区域为二者彼此作用彼此阻碍的过渡区域。
改变气流散布只能从静压室结构和工况机的位置来考虑。
依照原始模拟静压室压力散布不均造成孔板送风不均，作者设计流线型改良模型，经计算主流区域速度散布较原始模型有明显改善。
参考文献
1. 赵琴，王靖. FLUEN在暖通空调领域中的应用.制冷与空调,2003,1:22-25.
2. 张祎恬，余晓明，陈月林等.空调风冷系统的流场仿真分析与探讨.流体机械，2003，8:15-19.
3. 苏秀平, 陈江平, 陈芝久等. 间冷式冰箱风扇区域流场的数值模拟和优化. 上海交通大学学报. 第37卷第7期.
4. 姚征，陈康民.CFD通用软件综述.上海理工大学学报,2002,2:22-25
图1 距板孔400mm平面流场（原始）图2 距板孔800mm平面流场（原始）
图3 距地面1500mm平面流场（原始）图4 距板孔200mm平面流场（改良）
图5 距板孔600mm平面流场（改良）图6 距地面1500mm平面流场（改良）
图7 距门1500mm垂直流场图8 距门1500mm垂直流场（改良方案）。