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Zhengzhou University
Cae课程论文
六斜叶式搅拌器流场数值模拟
Numerical Simulation of Shell-side Fluid-flow in the Six pitched blade stirrer
专业班级：过程装备与控制工程3班
作者：郝苒杏
作者学号：20090360310
完成时间：2012年12月16日
目录
摘要 (1)
Abstract (1)
1、背景与意义 (1)
2、研究现状 (2)
3、数学物理模型 (2)
3.1基本控制方程 (2)
3.2湍流模型介绍 (3)
4、六斜叶搅拌器fluent数值模拟 (3)
4.1搅拌器结构 (3)
4.2几何建模 (4)
4.3网格划分 (4)
4.4模型求解设置 (5)
4.5边界条件设置 (6)
4.6残差设置 (7)
4.7初始化并且迭代求解 (8)
5结果分析 (8)
5.1网格独立性考核 (8)
5.2搅拌器流场速度矢量分析 (9)
5.3搅拌器压力场分析 (10)
6结论 (11)
7参考文献 (11)
六斜叶式搅拌器流场数值模拟
摘要
本文以常规六斜叶搅拌器设备为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了搅拌器搅拌釜的流场特性的分布规律。研究结果表明:六斜叶搅拌器流动呈现为一个位于搅拌叶片外侧的大漩涡和一个位于叶片下方的小漩涡，两个漩涡之间存在流体和能量的交换，在六斜叶搅拌器中，桨叶区湍动能较大，能量耗散率高。将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Naives-Stokes方程和标准k－e 紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。
Abstract
In this paper, numerical simulation is eateries out to study the flow fields in three stirred tanks such as the general Pitched blade turbines(PDT)，the standard RUSHTON，and a stirred equipment with special usage. The results show that there is a large-scale vortex in the outer of the blade and a small vortex below the blade. The ruction stirred is vary little flow exchange between the vortices. The region of the stirred bale has a relative large turbulence and high turbulence dissipation rate. Stirrer CFD technology is applied to the analysis of the flow field, which is based on the Naives-Stokes equations and the standard k-e turbulence model and to solve agitator turbulence field. The numerical simulation results of the agitator is helpful to guide the design of its hydraulic optimization.
1、背景与意义
搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，搅拌设备也大量应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、冶金、生物、废水处理等行业中。由于相际接触面积大、传热传质效率高、操作稳定、结构简单、制造方便等优点，使得搅拌设备既可以当做反应器应用于很多场合，例如在合成橡胶，合成纤维和合成塑料这三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器的约占反应器总数的85%一90%。同时也有大量的搅拌设备并不是仅用在化学反应中应用物料的混合、传热、传质以及制备乳液、悬浮液等。在很多化工过程中，例如水煤浆和原油的输送是煤化工，石油化的重要特征，这种高浓度的液体输送前需要有相应的搅拌过程来防止进行前可能的沉淀。
在发酵工业中，搅拌操作同样占有非常重要的地位。发酵工业涉及到很多有氧呼吸的微生物，同时氧气在发酵液中的溶解度一般都很低。为了保证微生物基本代活动所需要的氧气，氧气的迅速有效的供给尤为重要。有氧发酵过程中所涉及到的搅拌操作主要是气液传质和分散。此外，(l)发酵过程中一般都伴随有中间补给，搅拌操作可以使补给原料和基料迅速混合，避免了局部的浓度过高。(2)微生物的代活动和搅拌过程都能产生大量的热，这些可以通过搅拌来强化传热从而使搅拌釜的物料温度保持均匀。(3)可以使发酵液中的菌体和固体基质均匀的悬浮。
在实现混合操作的过程中，转轮的搅拌推流形式起着很重要的作用。不同的转轮造成的搅拌推流效果差别很大，而不同的生产过程有不同的搅拌推流目的。本文将CFD软件应用于搅拌器的搅拌流场分析，对以后的设计和分析具有指导性的意义。
2、研究现状
流体混合问题实验研究方法始于十九世纪八十年代，1883年Reynolds 在水平放置的玻璃管加入染色剂，然后观察试管流体的流动揭示了层流和湍流的存在。经过一个世纪的实验研究和理论探索，现在的流体混合技术已进去了告诉发展的时期。到这个世纪五，六十年代流场宏观特征的测量已经普遍得到应用。近年来，随着石油，化工等领域的快速发展，通过流场部流动的了解来优化设计的要求越来越迫切。在计算机技术、数字技术、激光技术、图形处理技术这些相关技术快速发展的带动下，测量技术也不断更新，对流场部细节的描述也变成了研究的重点。
搅拌混合技术在20世纪中期得到了迅速发展，研究的主要问题是常规搅拌器在不同粘度的牛顿和非牛顿单相体系，固体颗粒以及小气泡在液体中混合的非均相体系中搅拌器的功率、混合时间、均匀程度等宏观特征进行试验研究。并积累了大量的设计经验和评估体系。但是目前将试验中的搅拌装置直接用于工厂生产中的批量或者大规模工业生产还有难度。对于试验设备的直接放大仍然是十分危险和毫无把握的事情。很多情况下还是采用传统的一级逐渐放大的方法，但这种方法不仅设计周期相当长，另外也会耗费大量的人力和物力。据有关部门统计，仅仅在美国一个国家，每年因为搅拌器设计的不合理而导致的经济损失就高达几十亿美元。另外，随着新型材料和新的搅拌技术方法源源不断的出现，对传统的搅拌设备和研究方法也带来了新的挑战。常规的搅拌器显然已经无法满足现代工业高效率，低消耗，环境无污染等要求，而传统的搅拌器的设计方法也面临着一系列的问题。是否能准确的描述和模拟高粘度非牛顿流体、复杂的多相流、多相藕合、各种化学反应己经成为当今极为迫切需要解决的问题。只有从根本上有效的解决这些问题才能使搅拌器的研究设计达到一个新的高度。
近年来，光学、图像信息处理、数值计算以及计算机等领域的飞速发展使上述问题的解决成为可能。20世纪末期激光多普勒测速仪和粒子成像测速仪等的出现，以及计算流体力学的发展使得精确测量流场结构的细节成为可能。这些细致分析使人们读搅拌设备部的流体特性了解更加深刻，这些使得过程装备的安全和优化设计成为现实，同时也提高了计算效率和降低了失败的风险，并达到提高反应产率的目的。在这种工业上的需要和科学技术的发展双重背景下面，使得搅拌混合技术迈进了一个全新的发展阶段。
3、数学物理模型
数值模拟结果的可靠性取决于物理模型及其依靠数学手段描述现实问题的数学模型的准确性。对管壳式换热器进行有效的数值模拟，建立准确可信的物理和数学模型是其关键。
3.1基本控制方程
体流动与传热要受到物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括:质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。如果流动处于湍流状态，系统亦要遵守附加的湍流方程，控制方程是这些守恒定律的数学描述。
质量守恒方程(连续性方程)：()()()0u v w t x y z
ρρρρ????+++=???? （1） 动量守恒方程：????-=+??τττρρτρA A n dA n p d f dA v V d t V )( （2）
能量方程：T p S gradT c k div )T U (div t )T (+???? ??=+??ρρ （3）
在本文中由于不牵涉热量交换，所以不用能量方程。
3.2湍流模型介绍
k-ε模型是fluent 提供的一种湍流模型，它把涡粘系数和湍动能及湍动能耗散联系在一起，湍动粘度模型为：
ερμμ2k C t = （4） μC 是常量。
在模型中，表示湍动耗散率的ε被定义为：
???
? ???????? ????=k j k i x u x u ''ρμε （5） 在标准k-ε模型中，k 和ε是两个基本未知量，与之相对应的输运方程为：
()()()()???
????+-++??+??=??+??+--++??+??=??+??εεεεεερεεσμμρερερεσμμρρS k C G C G k C x x x u t S Y G G x k x x ku k t B K j t j i i K M b K j k t j i i 2231)(])[(])[((6) 其中，K G 是由于平均速度梯度引起的湍动能k 的产生项，B G 是由于浮力引起的湍动
能k 的产生项，
M Y 代表可压湍流中脉动扩的贡献，ε1C 、ε2C 和ε3C 为经验常数，k σ和εσ是k 方程和ε方程的湍流Prandtl 数，k S 和εS 是用户自定义的源项。在本文中，常数取以下值： 09.0=μC 、44.11=εC 、92.12=εC 、0.1=k σ、3.1=εσ。
4、六斜叶搅拌器fluent 数值模拟
4.1搅拌器结构
六叶型搅拌桨叶片真实形状如图4-1所示。
图4-1 搅拌器桨叶片模型图4-2 搅拌器整体结构
4.2几何建模
模拟所用搅拌槽体为平底圆柱体，槽体直径T=300mm，液面高度H=300mm，采用六斜叶搅拌桨，直径D=T/3，也叶片倾斜角为45度，其中心线距底面距离为T/3，工作介质为水，搅拌器转速为3.53rev/s，搅拌器主要尺寸如图4-3所示。
图4-3 搅拌器主要几何尺寸
4.3网格划分
通过GAMBIT生成计算网格。GAMBIT是目前CFD分析中最好的前置处理器之一，它包含功能强大的几何建模能力以及先进的网格划分工具，可以划分出包含边界层等有特殊要求的高质量的网格。GAMBIT可以生成并处理结构化网格或者非结构化网格，主要包括的二维网格有三角形和四边形网格，三维网格有四面体、六面体、楔形和金字塔形网格。
计算所用网格采用gamibit划分，并采用混合网格控制网格数量，提高计算速度。采用多参考系对搅拌器进行稳态的计算研究。
多重参考系法将计算区域看成是静止部件和转动的搅拌桨之间的相对运动，采用两个参考系分别计算。将流体条件假想成定态。在计算过程将计算域分成包含搅拌桨叶的旋转区和静止区域。搅拌器流域由液面、搅拌槽壁、搅拌桨、和搅拌轴组成，其中自有液面采用是粗糙度为0的壁面假设，网格划分结果如下图4-4和图4-5所示。
图4-4 静区域网格图4-5动区域网格
4.4模型求解设置
(1)选择计算模型
打开solver，对于本例求解按照默认设置即可，如图4-6所示。
图4-6 求解设置图4-7湍流模型选择
（3）选择湍流模型，湍流模型选择k-ε模型，其他按照默认设置，如图4-7所示。
图4-8 操作工况设置图4-9 材料设置
（4）操作工况设置，如图4-8所示。
（5）设置流体的物理属性，从材料库中把液态水复制进模型，根据换热器的参数来设置材料里的参数如图4-9所示。
4.5边界条件设置
在计算过程将计算区域分成包含搅拌桨叶的旋转区域和包括挡板和壁面的静止区域。搅拌器流域由液面、搅拌槽壁、搅拌桨、和搅拌轴组成转动区域稳态计算选用MRF转动类型，非稳态选用滑移网格，转速为搅拌器转速。两区域的交界面设置成INTERFACE，参考压力为一个大气压，液面采用的是粗糙度为0的壁面假设。具体设置如下：
1、把动区域的motion type改为moveing reference frame，在rotatioal
velocity 改为23rad/s，并且把旋转轴矢量改为y轴方向，如图4-10所示。
图4-10 搅拌器动区域设置
2、把桨叶的壁面改为moving wall，并设置相应参数改为rational，把旋转轴改为y 轴矢量，如图4-11所示。
图4-11 桨叶片壁面设置
3、设置动静区域交界面，打开grid interface对话框，分别在interface zone 1和interface zone 2中选择interface-1和interface-2创建交界面，如图4-12所示。
图4-12 创建交界面
4.6残差设置
打开残差设置对话框，进行如下设置如下图4-13所示
图4-13 残差设置图4-14残差曲线
4.7初始化并且迭代求解
迭代1313步之后收敛到设定值，最终得到的残差曲线如图4-14所示。
5结果分析
5.1网格独立性考核
利用gamibit软件用同样的划分网格方法，分别对搅拌器进行网格划分，划分的网格数分别是117220、165069、227750，并且以搅拌桨附近的直线的各个速度为考察变量，考察网格数目对结果的影响，得到的曲线图如图5-1所示。
图5-1 轴向速度曲线
图5-2 径向速度曲线
图5-3 切向速度曲线
从上图可以看出在径向的变化过程中轴向速度，径向速度，切向速度的变化，网格数为165069和网格数为227750的三个方向的速度分量的曲线己经基本上达到了一致，说明此时的网格已经达到网格无关化的要求。从图5-1可以看到轴向速度沿径向先增大后减小，然后到接近搅拌釜壁时又突然急剧变化。半径比较小时主要是这个区域是转动区域，搅拌桨的转动带动流体的运动使得速度沿搅拌桨逐渐增加，并在搅拌叶片叶尖部分达到最大值。叶尖外部由于流体的阻力使得速度逐渐下降，到搅拌釜壁面附近流体产生回流使得流体速度突然变化。
从图5-2和5-3中沿径向变化趋势与轴向基本一样，相对来说轴向速度变化最为剧烈，切向速度最为平缓，主要是六斜叶桨为轴向流桨叶，产生的射流作用使得射流区域速度随着径向距离的增加而增大，然后在射流区外速度又慢慢随着径向距离增加而减小。，其中存在的差异，可能是由于模型的选取及其缺陷和湍流本身的复杂性，以及实验测量本身等一系列的因素的误差造成的。
5.2搅拌器流场速度矢量分析
以桨叶形式为六斜叶搅拌桨、流体介质为水。转速为3.53rev/s工况的流场模拟结果截取轴截面z=0mm和y=0mm时的横截面速度矢量图。由于稳态时三种网格的矢量图基本一样所以只是取网格数为165069时的矢量图进行说明。
图5-4 Z=0平面轴截面速度矢量图图5-5 y=0横截面平面速度矢量图从图5-4可以看出最显著的流场结果是通过排出射流形成的由搅拌桨叶底面开始的一个大的循环，涡心是靠近搅拌釜壁面，距离搅拌釜底面约为1/3T的位置，这主要是由叶片旋转所产生的离心力造成的。射流的角度主要由叶片的叶片的倾斜角决定，另外一个小的循环出现在桨叶下方靠近轴的地方。速度最大区域是在桨叶的叶尖区，叶片的高速旋转，导致这个区域速度最大。而液面部分由于离搅拌桨的距离比较远，所以受到的影响很小，所以液面部分速度矢量最小。说明在远离搅拌桨的区域没有很好的搅拌效果。图5-5是y=0的横截面速度矢量图，即搅拌桨桨叶轴向中部的位置。从图中我们基本可以看出在搅拌桨旋转区域的速度值较大，搅拌区速度比较快主要是由于搅拌桨的旋转作用造成的。
图5-6 Z=0平面轴截面速度流线图图5-7 y=0横截面平面速度流线图同图5-4与图5-5，图5-6与图5-7截取位置对应相同，图5-6是选取轴截面，我们可以在流线图中看见流体的流动轨迹，在桨叶下方，流体被斜桨叶产生的向下的推力推动，往下运动，在一定围碰到槽底形成顺时针的漩涡形运动趋势。而在下方流体流动轨迹会形成一个小循环，旋转桨叶在叶轮区产生高速的轴向射流，轴向射流在流动过程中夹带周围的流体碰撞到搅拌釜底面流体分别向左，向右形成一个大循环，一个小循环模拟成功的反应了六斜叶叶轮“双循环”流动形式当转速提高时槽流场分布将更为均匀。
图5-7同图5-5截取位置一样，是y=0mm时的横截面流线图，在高转速下，环绕叶轮的液流处于非各向同性的流动状态。因而产生了湍流。由于斜叶桨的抽吸作用，使得流体朝着搅拌区向下流动。图中可以看出，流体从搅拌釜壁面向搅拌区运动，明显同于径向流桨叶的向外的流动方式。同时可以看出流体在流动区域中是流向桨叶叶尖附近，背离搅拌器旋转的方向。可见主要还是桨叶旋转时的吸力作用造成。
5.3搅拌器压力场分析
与以上截取位置对应相同，图3.9是选取z=0的轴截面，图选取y=0的横截面。
图5-8 Z=0平面轴截面压力云图图5-9 y=0平面横截面压力云图搅拌槽底和搅拌桨的受力面的压力最高，搅拌桨叶压力高主要是由于搅拌桨高速旋转受到流体的阻力形成的，槽底的压力是由于斜叶搅拌桨产生的向下的射流，使得碰到槽底，产生很高的压力，而搅拌桨叶背面由于是吸力受到的压力最小，同时由于搅拌离心力作用，使得流体产生大的循环，这片区域的压力相对来说也比较小。
6结论
以上利用了CFD计算软件对搅拌器的搅拌流场进行了数值模拟，基本上显示了与流动状态相关的运动参数变化的情况。分析计算的结果总体上反映出了搅拌器搅拌推流场的流动基本特征。除此之外，发现在局部出现漩涡。根据分析结果，了解到在搅拌器转轮水力设计上应该注意的问题。本文的分析结果为搅拌器的优化设计提供了一个较好的参照方法。
7参考文献
[1]朱荣生,维斌,黄道见,中永.搅拌器搅拌流场的三维数值模拟[J].农机化研究.2003年10月第4期.
[2]何洲,赖焕新.搅拌器部流场特征的数值模拟研究[D].2010.12.
[3]周俊杰,徐国权,华俊.Fluent工程技术与实例分析[M].中国水利水电.2010.6.
[4]建华,党杰.轴流生化搅拌器的流场分析及其在设计中的应用[J].医药工程设计,1994,(2):53-55.
[5]周国忠,王英探,施力田.搅拌槽三维流场的RNG k-e数值模拟[J].化工大学学报.2002,29,2:17-19.
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目录 摘要 (1) Abstract (1) 1、背景与意义 (1) 2、研究现状 (2) 3、数学物理模型 (2) 3.1基本控制方程 (2) 3.2湍流模型介绍 (3) 4、六斜叶搅拌器fluent数值模拟 (3) 4.1搅拌器结构 (3) 4.2几何建模 (4) 4.3网格划分 (4) 4.4模型求解设置 (5) 4.5边界条件设置 (6) 4.6残差设置 (7) 4.7初始化并且迭代求解 (8) 5结果分析 (8) 5.1网格独立性考核 (8) 5.2搅拌器流场速度矢量分析 (9) 5.3搅拌器压力场分析 (10) 6结论 (11) 7参考文献 (11)
六斜叶式搅拌器流场数值模拟 摘要 本文以常规六斜叶搅拌器设备为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了搅拌器搅拌釜的流场特性的分布规律。研究结果表明:六斜叶搅拌器流动呈现为一个位于搅拌叶片外侧的大漩涡和一个位于叶片下方的小漩涡，两个漩涡之间存在流体和能量的交换，在六斜叶搅拌器中，桨叶区湍动能较大，能量耗散率高。将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Naives-Stokes方程和标准k－e 紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。 Abstract In this paper, numerical simulation is eateries out to study the flow fields in three stirred tanks such as the general Pitched blade turbines(PDT)，the standard RUSHTON，and a stirred equipment with special usage. The results show that there is a large-scale vortex in the outer of the blade and a small vortex below the blade. The ruction stirred is vary little flow exchange between the vortices. The region of the stirred bale has a relative large turbulence and high turbulence dissipation rate. Stirrer CFD technology is applied to the analysis of the flow field, which is based on the Naives-Stokes equations and the standard k-e turbulence model and to solve agitator turbulence field. The numerical simulation results of the agitator is helpful to guide the design of its hydraulic optimization. 1、背景与意义 搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，搅拌设备也大量应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、冶金、生物、废水处理等行业中。由于相际接触面积大、传热传质效率高、操作稳定、结构简单、制造方便等优点，使得搅拌设备既可以当做反应器应用于很多场合，例如在合成橡胶，合成纤维和合成塑料这三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器的约占反应器总数的85%一90%。同时也有大量的搅拌设备并不是仅用在化学反应中应用物料的混合、传热、传质以及制备乳液、悬浮液等。在很多化工过程中，例如水煤浆和原油的输送是煤化工，石油化的重要特征，这种高浓度的液体输送前需要有相应的搅拌过程来防止进行前可能的沉淀。 在发酵工业中，搅拌操作同样占有非常重要的地位。发酵工业涉及到很多有氧呼吸的微生物，同时氧气在发酵液中的溶解度一般都很低。为了保证微生物基本代活动所需要的氧气，氧气的迅速有效的供给尤为重要。有氧发酵过程中所涉及到的搅拌操作主要是气液传质和分散。此外，(l)发酵过程中一般都伴随有中间补给，搅拌操作可以使补给原料和基料迅速混合，避免了局部的浓度过高。(2)微生物的代活动和搅拌过程都能产生大量的热，这些可以通过搅拌来强化传热从而使搅拌釜的物料温度保持均匀。(3)可以使发酵液中的菌体和固体基质均匀的悬浮。 在实现混合操作的过程中，转轮的搅拌推流形式起着很重要的作用。不同的转轮造成的搅拌推流效果差别很大，而不同的生产过程有不同的搅拌推流目的。本文将CFD软件应用于搅拌器的搅拌流场分析，对以后的设计和分析具有指导性的意义。
收稿日期:1999-04-19;修订日期:2000-01-21 文章网址:http ://ww w .hk xb .net .cn /hkx b /2001/01/0010/ 文章编号:1000-6893(2001)01-0010-05 叶轮机三维非定常流动数值模拟的研究 邹正平,徐力平 (北京航空航天大学404教研室,北京 100083) NUMERICAL STUDY OF THE 3-D UNSTEADY FLOW IN TURBOMACHINERY STAGES ZOU Zheng -ping,XU Li-ping (F aculty 404,Beijing U niver sity o f A ero nautics and A st ro nautics,Beijing 100083,China) 摘 要:利用数值模拟手段对压气机内部非定常流场进行了初步研究,在数值模拟中引进了双重时间步方法。研究和讨论了物理时间步长及网格尺寸对计算结果的影响,给出了叶轮机通道中非定常流动的部分流动图画,并对非定常流场进行了初步的分析。关键词:双重时间步方法;非定常流动;叶轮机械 中图分类号:V 231.3 文献标识码:A Abstract :T he application o f the implicit dual time step appr oach to t he prediction o f t hr ee -dimensio nal unsteady flow thr oug h the sta ge of co mpressor is presented,and the effects of mesh densit y and real t ime step on the simulated r esults are investigat ed.T he numerical result s show t ha t t he effect of mesh densit y and rea l time step is lar ger ,and there ar e complex unsteady flow structures in the blade passages .Key words :dual time step appr oach;unsteady flow ;t ur bomachiner y 叶轮机械内部流动是工程实践中的最复杂流动之一。它本质上是三维非定常复杂流动;不仅边界层流动具有三维性,存在层流区、转捩区、湍流区以及激波与边界层干涉、流动分离等现象;主流亦为旋涡流动(如泄漏涡、马蹄涡、通道涡、刮削涡以及尾迹涡等各种涡系)所控制,以三维剪切流动为主要特征;同时还存在动静干涉等非定常作用。近年的研究表明,非定常的流动特性有可能对系统性能产生较大的影响 [1～4] 。其中非定常流动不 仅会给系统带来不利的影响[5] ,也具有改善系统 性能的潜力[6]。非定常流动的研究,不但可以帮助人们了解流动的规律,更重要的是为人们的设计提供指导,如Clocking 等现象的发现和利用[7] 。 数值模拟作为非定常流动研究的重要手段之一,近年来得到长足发展。目前人们已经可以对叶轮机非定常流场进行三维粘性数值模拟 [8～11] ,然 而,有些问题还需进一步解决,计算所需时间和对计算资源的需求过大就是其中之一。Jam eson 于90年代发展了隐式双重时间步方法(Implicit dual time step appro ach),使得计算速度大大加快[12] 。本文将隐式双重时间步方法应用到叶轮机非定常流场的计算中,研究了网格密度和物理时间步长对计算结果的影响,并对叶轮机内部非定常流场进行了初步的研究和探索。 1 数值方法 本文工作是在原有Denton 三维粘性定常程序基础上发展起来的 [13] ,隐式双重时间步方法的 主要思想是:在控制方程中引入虚拟时间项,在计算中物理时间步迭代求真实解,而每一物理时间步内,则利用虚拟时间步迭代直至收敛。 绝对柱坐标系下三维N -S 方程的积分形式可写为 t v Q d V + A {F n x +(G -Qv mg )n q + H n r } d A = v (S i +S v )d V (1) 隐式双重时间步方法即在方程(1)中引入虚拟时间项,如式(2)所示 v Q d V + t v Q d V + A {F n x + (G -Qv mg )n q + H n r } d A = v (S i +S v )d V (2) 在求解中,时间方向上对虚拟时间步迭代求解至非定常源项为零,则方程(2)为一非定常精确方程,其解为非定常流动解[11]。2 边界处理 采用简化方法,即保证叶片堵塞一致,按一定比例缩放叶片,如Daw es 等[15,16]。Arno ne 和 第22卷 第1期2001年 1月 航 空 学 报ACT A A ERO N A U T ICA ET A ST RON A U T ICA SI NI CA Vo l.22N o.1 Jan.2001
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,2011:312-317
a.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Coupled Solver，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。Density-Based Solver下肯定是没有SIMPLEC， PISO这些选项的，因为这些都是压力修正算法，不会在这种类型的求解器中出现 的；一般还是使用Pressure-Based Solver解决问题。 基于压力的求解器适用于求解不可压缩和中等程度的可压缩流体的流动问题。而基于密度的求解器最初用于高速可压缩流动问题的求解。虽然目前两种求解器都适用于各类流动问题的求解（从不可压缩流动到高度可压缩流动），但对于高速可压缩流动而言，使用基于密度的求解器通常能获得比基于压力的求解器更为精确的结果。 -湍流模型，Define/Models/Viscous。 ③流动模型设置。这里使用的是kε -模型，这种模型应用较多，计算量适中， a.这里我们使用的湍流模型是Standard kε 有较多数据积累和比较高的精度，对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效 果欠佳。一般工程计算都使用该模型，其收敛性和计算精度能满足一般的工程计算 要求，但模拟旋流和绕流时有缺陷。 b.壁面函数的选择，我们这里选择的是，标准壁面函数法。其应用较多，计算量小， 有较高的精度。适合高雷诺数流动，对低雷诺数流动问题，有压力梯度、高度蒸腾 和大的体积力、低雷诺数和高速三维流动问题不适合。
装有气流分布板的脱硫喷淋塔流场数值模拟 过小玲1金保升孙志翱 （东南大学热能工程研究所，江苏南京210096） 摘要以600 MW机组喷淋塔为研究对象，利用Fluent软件，对装有一定开孔率气流分布板的脱 -模型作为计算模型，并结合拉硫喷淋塔进行了空塔和喷淋状态下热态流场数值模拟。计算中选用kε 格朗日颗粒轨道模型，用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明，气流分布板对塔内流场、温度场和压力场都有一定的影响；引入喷淋液后，由于喷淋液滴对塔内流场强烈的整流作用，内部速度明显趋于均匀化。 关键词喷淋塔Fluent软件数值模拟气流分布板 Flow simulation for FGD spray scrubber with gas distributing board Guo Xiaoling, Jin Baosheng, Sun Zhiao (Department of Power Engineering, Southeast University, Nanjing Jiangsu 210096) Abstract: The research was based on a spray scrubber with a gas distributing board in a capacity of 600 MW unit, using software of Fluent to simulate the field in the spray scrubber. Both under spray and without spray conditions were simulated. The gas flow was described using standard kε-model and SIMPLE algorithm. Lagrange particle trajectory model was used to imitate the initial condition of the slurry droplet. The results showed that the gas distributing board had a significant influence on the interior field. When spray was introduced, the gas velocity became uniform. This was because the slurry droplets bring huge influence on the flue gas flow by cutting down the scale of the eddy of the flue gas. Keywords: Spray scrubber Fluent Numerical simulation Gas distributing board 喷淋塔是湿法烟气脱硫工程中的核心设备，其内部复杂的两相流动直接影响着喷淋塔的设计及其脱硫效率。对于脱硫喷淋塔，仅靠试验难以揭示塔内的各种参数[1]。而数值模拟方法具有经济、高效的特点，且排除了模型试验方法中存在的缩小误差的问题及安全问题[2]特别是利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)通用软件之后，还避免了复杂的编程工作，已经成为研究塔内流场的有力工具[3]。目前国内数值模拟基本上为二维的冷态模拟[4]，或者是三维空塔的模拟；而国外学者的研究主要集中在脱硫机理或浆液液滴的运动方面[5-7]，很少针对脱硫塔进行流场等研究。 本文以600 MW机组带气流分布板的喷淋塔为研究对象建立三维模型，用Fluent软件对喷淋塔空塔和喷淋状态下的热态流场进行了数值模拟。采用kε -模型，并结合浆液液滴随机生成模型，用SIMPLE算法进行计算。 1 喷淋塔模型的建立 1.1 烟气流动的物理模型 1.1.1 物理模型简化 烟气脱硫塔结构如图1(a)所示。烟气沿水平下倾烟道进入塔体，在上升过程中先通过气流分布板，再依次经过3个喷淋层。脱硫浆液由均匀布置于喷淋层的雾化喷嘴引入，与1第一作者：过小玲,女，1981年生，硕士，研究方向为烟气脱硫技术。
搅拌器数值模拟 1 引 言 搅拌混合是一种常规的单元操作，具有广泛的应用背景，搅拌可以使物料混合均匀、使气体在液相中很好地分散、使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮、使不相溶的另一液相均匀悬浮或者充分乳化，并可以强化相间的传质、传热。作为工业生产中工艺过程的一部分，搅拌效果直接影响到其它后续生产过程。 在利用超临界流体对废旧橡胶进行脱硫的课题中，脱硫反应釜中应用四叶涡轮搅拌器加强脱硫剂对溶胀橡胶的渗透作用。本文即对搅拌器在反应釜中产生的流场进行数值计算，分析搅拌流场特性，通过模拟得到流场结构及搅拌桨的速度矢量分布。 2 搅拌器流场数值模拟 2.1 四叶涡轮搅拌器solidworks 建模 四叶涡轮搅拌器桨叶直径mm 106=D ，叶片宽mm 20=a ，厚mm 2=b ，轮毂直径20mm 。三维模型建好后，保存为jiaobanqi.IGS 文件。 图1 四叶涡轮搅拌器 2.2 四叶涡轮搅拌器Gambit 建模 （1）将生成的jiaobanqi.IGS 文件导入Gambit 中，得到volume1。 （2）建立搅拌槽模型 本文采用平底圆柱形槽体，内径 mm 210=T ，槽内液位高度T H =； 搅拌
器安装在轴径mm 16=d 的搅拌轴上，桨叶中心线离槽底高度 3T C = 。 图2 搅拌槽尺寸 1）建立圆柱体模型，此模型作为搅拌器的动区域，圆柱体尺寸高为60mm ，半径60mm 。之后需对圆柱体进行平移，由于圆柱体的基准面都是建立在坐标原点所处的面上，本模型需使圆柱体沿着Z 轴平移，设定Z 轴的平移量为-20，得到volume2。 2）以同样的方法分别建立高为40mm ，半径为8mm ，高为210mm ，半径为105mm ，高为110mm ，半径为8mm 的3个圆柱体，分别为volume3，volume4，volume5，其中volume3无需平移，volume4沿Z 轴平移-60，volume5沿Z 轴平移40。最终得到搅拌槽的模型如图3所示。 图3 搅拌槽模型 （3）布尔运算 本次模拟采用多重参考系模型( Multi-Reference Frame, MRF )。即在计算时，
基于SolidWorks的搅拌器结构优化设计 搅拌器的设计一直采用经验设计方法，本文通过SolidWorks对其进行了建模和参数化设计，并运用Simulation仿真分析功能对其所建立的模型进行了有限元分析。最后通过SolidWorks的优化功能对半搅拌器模型进行了优化设计，得到了搅拌板的最优厚度。该方法为半搅拌器结构分析和优化设计提供了一种新思路。 全自动液压制砖机简称液压砖机，液压制砖机是采用液压动力制砖的免烧砖机。蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰或水泥为主要原料，掺加适量石膏、外加剂、颜料和集料等，经坯料制备、坯体成型和高压蒸汽养护等工序制成的实心粉煤灰砖。蒸压粉煤灰砖是国家建设部推荐的新型墙体材料品种之一。搅拌器是全自动液压制砖机布料的主要工作装置，其主要功能是保证粉煤灰混合料均匀性的前提下，当粉煤灰混合料从上料斗落到下料斗时，在振动装置和下料斗内搅拌器共同作用下，使粉煤灰混合料在下料斗内均匀分布，在布料小车的运动过程中，行走到制砖模具上方时，使其均匀落到模具模腔内，让每个砖腔都有足够的料，才能保证各块砖重量一致。 搅拌器结构如图1所示，由两个半搅拌器组成一个搅拌器，下料斗内有两个搅拌器，当粉煤灰混合料从上料斗落入下料斗时，两个搅拌器相互运动，同时振动机构使下料斗做往复运动，让物料在下料斗内均匀分布。实际粉煤灰砖生产中发现，搅拌器在工作过程中，搅拌板向外侧弯曲。分析认为，搅拌器轴带动搅拌器做旋转运动，搅拌粉煤灰混合料，并使其分布均匀，粉煤灰混合料高度高于搅拌器，也就是说，搅拌器整个埋在粉煤灰混合料里，在搅拌的过程中，不断与粉煤灰混合料相摩擦。可能由于搅拌器结构强度不够，使得搅拌器的搅拌板产生弯曲。 图1 搅拌器结构图 本文以全自动液压制砖机搅拌器为例，基于SolidWorks产品设计平台，对搅拌器进行仿真设计和优化设计，通过分析结果和优化方案，缩短设计周期，增加产品的可靠性，降低材料消耗和成本；并模拟各种试验方案，提前发现潜在的问题，减少试验时间和生产经费。 搅拌器结构一直采用传统的设计方法——类比设计和经验设计，产品质量主要依靠设计人员的经验，需要进行方案设计、样机试制，样机试验，方案修改，然后多次循环才能完成。这种设计方法可靠性较差，设计成本高。现代基于三维软件的CAD/CAE设计模式在设计阶段就可以对各种方案进行分析比较和优化，减少或消除样机的制作。通过有限元分析便可了解设备在高压作用下零件的应力分布、变形情况；零件之间的接触力；判定产品的安全性；找出产品经济性与安全性的最佳平衡点。
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 optimization Abstract Airflow-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; Turbulence model;Temperature field;Velocity field.
喷口射流流场的数值模拟 摘要 本文在对数学模型及物理模型进行理论分析的基础上，基于ε-k 方程双方程模型与SIMPLE 算法，运用模拟软件6.1，对不同喷口流场进行了三维模拟，证实了射流流场与喷口内部流线有密切关系，并对结果进行了分析比较，从而为喷口的优化设计提供了依据。 关键词 喷口；计算流体力学；数值模拟 1 引言 目前，高大空间的空调一般采用分层空调的方式。该系统一般采用喷口送风，喷口的结构，位置对室内气流组织影响较大。国内的生产厂家较少涉足该喷口的制作，有的厂家尽管生产，一般都套用国外产品的性能参数.由于制造工艺等方面的原因，其性能参数与国外的产品不同，按此设计其空调效果较差。实践证明，一些进口的喷口，空调效果比较理想。 从物理角度而言，空调通风房间的空气流动是由风口射流引起的，射流动量流量和质量流量对室内空气分布情况起关键作用。为了能准确的描述风口，产生了很多风口模型的模拟方法。就目前的研究情况来说，比较广泛使用的风口模型模拟方法[1] 主要包括传统模型法、基本模型法、动量方法、盒子方法和指定速度方法。通常这些模型对末端装置的特性不予考虑或考虑得不够，模拟主要是针对室内的气流运动而进行的，而没有模拟送风装置内部的气流[2] 。本文通过计算机直接模拟喷口形成入口边界条件对不同结构的喷口进行了模拟。 2 数学物理模型 2.1 风口模型 计算机直接模拟喷口形成入口边界条件是先从管道到喷口出口处的三维区域进行模拟，得出出口断面处的各变量参数，然后将此结果作为对室内空气流动模拟的入口边界条件。 2.2 基本方程 ［4］ Fluent6.1 把连续方程、动量方程、能量方程写成如式2.1所示的通用方程形式： ()φφφφρρφS x u x t i i i =???? ? ???Γ-?? +?? （2.1） 式中：φ _____通用变量，如u ,v ,w ,T ,,K ε等； ρ _____流体的密度， kg/m 3；
三维搅拌器数值模拟 搅拌器数值模拟 1 引言 搅拌混合是一种常规的单元操作，具有广泛的应用背景，搅拌可以使物料混合均匀、使气体在液相中很好地分散、使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮、使不相溶的另一液相均匀悬浮或者充分乳化，并可以强化相间的传质、传热。作为工业生产中工艺过程的一部分，搅拌效果直接影响到其它后续生产过程。 在利用超临界流体对废旧橡胶进行脱硫的课题中，脱硫反应釜中应用四叶涡轮搅拌器加强脱硫剂对溶胀橡胶的渗透作用。本文即对搅拌器在反应釜中产生的流场进行数值计算，分析搅拌流场特性，通过模拟得到流场结构及搅拌桨的速度矢量分布。 2 搅拌器流场数值模拟 2.1 四叶涡轮搅拌器solidworks建模 b,2mmD,106mm四叶涡轮搅拌器桨叶直径，叶片宽a,20mm，厚，轮毂直径 20mm。三维模型建好后，保存为jiaobanqi.IGS文件。 图1 四叶涡轮搅拌器 2.2 四叶涡轮搅拌器Gambit建模
(1)将生成的jiaobanqi.IGS文件导入Gambit中，得到volume1。 (2)建立搅拌槽模型 H,T本文采用平底圆柱形槽体，内径 T,210mm，槽内液位高度; 搅拌 d,16mm器安装在轴径的搅拌轴上，桨叶中心线离槽底高度。 C,T3 图2 搅拌槽尺寸 1)建立圆柱体模型，此模型作为搅拌器的动区域，圆柱体尺寸高为60mm，半径60mm。之后需对圆柱体进行平移，由于圆柱体的基准面都是建立在坐标原点所处的面上，本模型需使圆柱体沿着Z轴平移，设定Z轴的平移量为-20，得到 volume2。 2)以同样的方法分别建立高为40mm，半径为8mm，高为210mm，半径为 105mm，高为110mm，半径为8mm的3个圆柱体，分别为volume3，volume4，volume5，其中volume3无需平移，volume4沿Z轴平移-60，volume5沿Z轴平移40。最终得到搅拌槽的模型如图3所示。
CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的 应用毕业论文 一、题目： CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的应用 二、指导思想和目的要求 运用流体力学的基础知识，培养解决实际问题的能力；掌握CFD软件的使用方法。 三、主要技术指标 1、CFD软件的使用说明书（详细步骤）； 2、运用CFD软件实现二维非定常流动数值计算； 3、分析计算结果，撰写毕业设计论文 四、进度和要求 阅读相关的中、英文资料，掌握计算流体力学基本方法2周 掌握CFD软件使用方法步骤，完成二维非定常计算9周 撰写毕业设计论文，准备答辩3周 五、主要参考书及参考资料 1、J.D,Anderson,设计流体力学入门 2、谭浩强，C语言程序设计 3、李勇，刘志友，安亦然，介绍计算流体力学通用软件——Fluent 4、L.D,Kral，J.F.Donovan，Numerical simulation of Synthetic Jet Actuators，AIAA 97——1824 学生张培红指导教师宋文萍系主任杨永
目录 目录 (2) 摘要 (3) ABSTRACT (4) 第1章前言 (5) §1.1计算流体力学概述 (5) §1.2CFD软件发展概况 (6) §1.3本文包括的主要内容 (7) 第2章相关软件介绍 (8) §2.1G RIDGEN软件简介 (8) §2.2FLUENT软件简介 (13) 第3章二维翼型粘性流动计算网格生成 (17) §3.1二维结构化网格的生成步骤 (17) §3.2网格生成中应注意的问题 (24) 第4章 FLUENT定常粘性流动计算 (28) §4.1流动控制方程 (28) §4.2边界条件 (30) §4.3问题描述 (30) §4.4计算步骤及过程 (31) §4.5计算结果及分析 (39) 第5章 FLUENT非定常粘性流动计算 (42) §5.1自定义函数（UDF） (42) §5.2问题描述 (43) §5.3计算步骤及过程 (43) §5.4计算结果及分析 (55) 总结 (61) 致谢 (62) 参考文献 (63)
搅拌器设计选型 绪论 搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。 搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其结构形式如下图：
搅拌装置结构图 第一章搅拌装置 第一节搅拌装置的使用范围及作用 搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，
很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。 搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质（如吸收等）；⑥强化传热。 搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。 第二节搅拌物料的种类及特性 搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中，把流体分为牛顿型和非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。在搅拌设备中由于搅拌器的作用，而使流体运动。 第三节搅拌装置的安装形式 搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。一下仅就搅拌装置的各种安装
实验一 室内气流组织模拟实验 一、实验目的 通过室内气流组织模拟实验，掌握常用风口、常见室内送回风口布置对室内气流分布、工作区温度速度均匀性的影响；掌握室内工作区温度和速度的测量方法、气流演示实验方法。 二、实验原理 室内气流组织的优劣直接影响室内热环境的舒适性和空调设计的实现，同时也直接影响空调系统的能耗量。通常室内工作区由余热而形成的负荷只占全室总负荷的一部分。另一部分产生于工作区之上。良好而经济的气流组织形式，应在保证工作区满足空调参数要求的前提下，使空调送风有效地排出工作区的余热，而不使工作区以外的余热带入工作区，从而达到不增加送风量且提高排风温度的效果，直接排除这部分热量，以提高空调系统的经济性。为此引入评价室内气流组织经济性指标——能量利用系数η： o n o p t t t t --= η 式中，t n 、t o 、t p 分别为室内工作区空气平均温度、送风温度及排（回）风温度。 通过实测获得能量利用系数η，以评价室内气流组织的经济性。 三、实验方法 1．气流组织测量方法 (1).烟雾法 将棉球蘸上发烟剂（如四氯化钦、四氯化锡等）放在送风口处，烟雾随气流在室内流动。仔细观察烟雾的流动方向和范围，在记录图上描绘出射流边界线、回漩涡流区和回流区的轮廓，或者采用摄影法直接记录气流形态。由于从风口射出的烟雾不大而且扩散较快，不易看清楚流动情况，可将蘸上发烟剂的棉花球绑在测杆上，放到需要测定的部位，以观察气流流型。这种方法比较快，但准确性差，只在粗测时采用。 (2).逐点描绘法 将很细的合成纤维丝线或点燃的香绑在测杆上，放在测定断面各测点位置上，观察丝线或烟的流动方向，并在记录图上逐点描绘出气流流型，或者采用摄影法直接记录气流形态。这种测试方法比较接近于实际情况。 应注意上述用于记录气流形态的摄影法对拍摄焦距、烟雾与背景的对比度等要求较高。 2．能量利用系数测量方法 分别在室内工作区、送回风口处布置温度测点，温度测量仪器采用热电偶测量，工作区温度应采用多点布置取其平均值，计算求得能量利用系数。 3．风口、气流组织的选择 目前环境室内可供测量的风口有散流器、双层百叶两种风口，可供观察的气流组织形式有上送上回、上送下回，其中散流器送风口有二个。 四、实验步骤 1. 选择一种风口形式及其气流组织方式，调整送风温度及其送风量至设定值，待稳定后进行实验；