CFD应用与房间混合通风模型的优化研究.ppt

CFD应用于房间混合通风模型的优化研究,,指导教师钱宇陆恩锡李秀喜设计者周水洪杨敏林,化工过程模拟与优化项目报告,2005年3月,Background,,节能,环保,建筑设计可持续性,,,,,,自然通风特点,优点节约能量和无污染,不足地域性气候条件建筑布局污染和噪声等,,,自然通风驱动力,热压驱动通风效果不明显,风压驱动随机性,机械通风,定风量节能省钱问题,,,,,,,混合通风HybridVentilation,Destination,,机械通风和自然通风协同作用,增益（Reinforcing）抑制（Counteracting）,本文旨在研究何种情况下，机械通风真正能够和自然通风相互并存、增益,基本概念,1.热压自然通风原理热压驱动流,2.特征参数Et和Fr,,,NumericalSimulationCFD,,数值方法是指对描写流动与传热问题的控制方程采用数值方法，通过计算机予以求解的一门交叉学科,,CFD（计算流体力学）把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场（速度场、温度场、浓度场等），用一系列有限个离散点（称为节点）上的值的集合来代替，再通过一定的原则建立起这些离散点上变量之间关系的代数方程（称为离散方程），最后求解所建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似值。,物理模型,送风口,,书柜,排风口,床,热源,,,,,参数及工况,,房间尺寸4500mmx3000mmx3600mm,送风口600mmx500mm高度hmm,排风口600mmx600mm,,,表一送风口位置h＝200mm时送风速度变化参数,,,表二送风速度u＝0.5m/s时送风位置变化参数,通用控制方程,,,离散方法采用有限元法计算方法采用SIMPLE算法k、ε采用局部单向化处理,湍流模型及边界条件,,湍流模型采用重整化群（RNG）k－ε双方程模型,送风口为速度入口，给定送风速度和温度；排风口为压力出口,2.边界条件,数值模拟过程,采用目前工程界普遍使用的商业CFD软件FLUENT对所求解的问题进行模拟。在模拟过程中，首先用GAMBIT前处理软件对问题进行了物理建模及网格的划分，如图三和图四所示。然后使用Fluent5求解器进行了数值求解。,,GAMBIT中的物理建模,,GAMBIT中的网格划分,,迭代过程示意图,迭代过程示意图,,Z＝150截面上的速度矢量图,分析及结论,根据FLUENT模拟计算的结果，可以得出计算区域的平均温度Tn、温度效率Et等特征参数随送风口位置、送风速度大小及热源强度大小变化的规律。以下对各种计算工况下，参数之间相互影响规律进行分析之后得出的结论。,,当室内热源强度一定时，送风速度的大小对室内温度分布的影响很大。送风速度小，室内空气流动以热压自然通风为主，室内温度分层明显；送风速度大，机械通风强度增大，当机械通风强度大于热自然通风强度时，室内空气流动以机械通风为主，室内温度分布趋于均匀。且存在一个最佳送风速度，使得温度效率最高，送风效果最佳。,,计算分析表明，用修正Fr数作为评价机械通风和热压自然通风共存时的通风效果（从增益到抑制）的特征参数有一定的适用性。计算区平均温度Tn随Fr数呈现出先递减，然后趋于定值的变化趋势。即当Fr数增大到一定数值后，以机械通风为主，平均温度基本不变。,,送风口位置对室内温度分布影响明显，送风口与热源的相对位置对温度分布影响重大。计算区平均温度随风口位置呈递增趋势。,