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第三类边界条件数值模拟室内热环境及其实验验证.doc
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文档介绍
第三类边界条件数值模拟室内热环境及其实验验证.doc
摘要: 本文应用数值模拟软件,利用第三类边界条件对某实验房的室内热环境进行数值模拟,并通过实验进行验证。验证结果表明模拟值与实际测量值基本吻合。在数值模拟验证的基础上,论文通过设置不同围护结构热工特性、室外空气温度、以及送风参数的模拟,得到了相应室内热环境随围护结构热工特性、室外温度、送风参数变化的特性与规律,进一步扩大了实验范围,充实了实验手段。
关键词: 数值模拟 实验验证 变参数模拟
随着计算机的大容量化和高速度化以及计算流体力学的发展,在室内热环境方面,特别是大空间建筑室内热环境设计中已逐渐普及采用CFD来解决室内气流组织、热环境等问题的研究[1],从而使室内热环境特性研究及其全面评价成为可能。
本文应用软件Airpak,利用第三类边界条件对某实验室室内热环境进行数值模拟,并通过实验予以验证,进而利用数值模拟对室内热环境特性进行分析。
如图1所示,××,墙体均采用保温材料。气流组织采用顶送下回,送风口尺寸为16cm×69cm,距东墙中侧设有一30cm×30cm的回风口。室内东西墙附近各有一个散热器,图1中Z向为北向。
物理模型及数学模拟概况
模拟用物理模型如图1所示,/(K×m2),墙外侧温度28℃。,℃,靠近东、西墙处的散热器散热量分别为840W、2410W,且室内日光灯关闭。
数值模拟用数学模型为K-ε紊流模型,利用第三类边界条件对房间进行热环境模拟。对送、回风口及回风管处、散热器等采用了网格加密的处理,总网格数18655个。
数值模拟结果
温度场分布
如图2(a)、(b)所示,沿着风口自上而下,温度逐渐变化。近风口处等温线密集,温度分布存在明显的扩散现象。在图2(a)中,由于右侧存在一个散热器,导致了两边温度分布并不对称。在图2(b)中,水平方向温度梯度明显变小,存在衰减现象,回风口处等温线相对稀疏,房间居住域温度变化相对缓慢。图
2(c)为南墙表面的温度分布,从图中可以看出,墙面自下而上温度逐渐升高,离风口较远处的温度相对较高,等温线较密集。图中所标数字单位均为℃。
速度场的分布
图3为室内速度场模拟结果。模拟结果表明,射流断面速度从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿射程有所变化,导致流量沿程增加,射流直径略有增大。回风口的气流近似于流体力学中所述的汇流。离开汇点距离越大,流速衰减越大,呈二次方衰减[2]。从图中可以看出,风口下方速度较大,自上而下存在衰减现象。其余区域速度较小。图3(a)中,气流在左右两侧各形成一个较小的涡流。图3(b)中,除送风口与回风口处速度较大,整个房间的速度较小,且分布比较均匀。
实验布点与测量方法
实验中共布置九个速度测点,在宽度方向上取中间截面布置七个点,两个散热器附近各布置一个测点。空气速度采用万向风速仪,其输出信号通过Fluke采集器进行集中采集。布点位置如图4(a)所示。
采用垂直方向上均匀布点的原则,实验中布置二十个温度测点,采
第三类边界条件数值模拟室内热环境及其实验验证 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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