制冷空气流动场的数值模拟研究

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不同风速对冷库温度场和流场性能影响的研究

作者：尹义金 李金伟

来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2018年第02期

摘要： 为了使冷库内温度场均匀，本文基于数值模拟软件Fluent，对不同风速进入冷库所形成的空气流场及其对温度场的影响进行了数值模拟。当进入冷库的风速分别为1，3，5 m/s时，对冷库的影响情况进行模拟和分析。分析结果表明，在一定速度范围内，随着风速的增加，降温能力增强，换热效果好，降低到冷库所需温度的时间减少，但超出该范围，制冷效果并不明显。通过对3种情况的研究表明，当进风口风速为3 m/s时，该冷库整体换热效果最好，最为节能。该研究具有一定的创新性和实际应用价值。

关键词： 冷库； 数值模拟； 空气流场； 温度场

中图分类号： TB69. TB657文献标识码： A

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对冷鲜食品的质量要求越来越高，因此冷库在食物储藏、运输和保鲜中的作用尤为重要[12]。冷库内只有保持合理的空气流场，才会使冷量均匀分配，既降低了能耗，又提高了储存货物的质量[34]。近年来，数值计算技术用于食品、制冷等实际工程中，且效果明显，但在冷库中的应用较少[57]。由于不同条件对冷库流场和温度场的影响不同，很难通过实验逐个研究，所以应用计算流体力学数值模拟软件技术将不同条件对冷库的影响进行数值模拟，既简单方便，又省时省力[812]。俞炳丰等人[13]对空气在冷冻箱中的流动情况進行了数值模拟；H.B.Nahor等人[14]对冷库建立了一种三维模型，并对其中的温度、速度、湿度进行了数值模拟和研究；M.K.Chourasia等人[1516]对不同风速在冷库中的影响进行了研究，为以后冷库的发展指明了方向；胡熊飞等人[17]对2个不同冷库内气流组织模拟，发现在冷库流场中存在一个回流区，靠近壁面的地方，主流有靠近边界流动的趋势；吴天等人[18]建立了二维和三维模型，对储藏果蔬的冷库中的气流流场进行模拟，并提出了一些改善措施；余克志等人[1920]建立二维数学模型，对冷库中的货物因其高度大小、位置不同等方面对温度场和气流场的影响进行了研究。基于此，本文借助数值模拟软件Fluent，对不同风速进入该冷库所引起的温度场和空气流场分别进行研究。结果表明，当进风速度为3

第２２卷第５期　２００８年ｌ０月　制冷与空调　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｖ＿０１．２２　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２００８．２１～２４　

文章编号：ｌ６７ｌ＿６６ｌ２（２００８）０５．０２１－０４　

【摘要】　客车空调车室气流组织数值模拟分析　

靳世文马崇扬　袁秀玲　

（西安交通大学能源与动力工程学院　西安７１００４９）　

【关键词】　中图分类号　以空调客车车室气流组织为研究对象，建立了三维空气流动与传热的物理模型和数学模型，采用　

计算流体动力学软件Ｆｌｕｅｎｔ对气流组织进行数值模拟，应用ＲＮＧ　ｋ．￡两方程紊流模型和ＳＩＭＰＬＥ　算法求解控制方程，得到了考虑车内热负荷和太阳辐射时的车内空气温度和速度分布模拟结果，　

分析了影响速度场和温度场的因素。研究结果为改善车室热环境提供了理论依据，对客车空调气　

流组织的优化设计有指导作用。　客车空调；气流组织；数值模拟：计算流体动力学　

ＴＵ８３４　文献标识码Ａ　

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｉｒｆｌｏｗ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ＢｕＳ　Ａｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｊｉｎ　Ｓｈｉｗｅｎ　Ｍａ　Ｃｈｏｎｇｙａｎｇ　Ｙｕａｎ　Ｘｉｕｌｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ｆｉｎ，７１００４９，Ｃｈｉｎａ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｉｒｆｌｏｗ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ　ｂｕｓ　ａｓ　ｓｕｂｊｅｃｔ，ａ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　３－Ｄ　

ａｉｒ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｗａｓ　ｓｅｔ　ｕｐ．Ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｆｌｕｉｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ（Ｆｌｕｅｎｔ）Ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ａｉｒｆｌｏｗ　

空调房间室内气流组织与流场分布的研究的开题报告

一、研究背景

空调系统是现代建筑中不可或缺的设施之一。它可以为室内空气提供适宜的温度、湿度和洁净度条件，使人在室内享受舒适的生活环境或工作条件。然而，空调系统的运行往往受到室内气流组织和流场分布的影响，因此研究空调房间室内气流组织与流场分布具有重要的理论和实践意义。

二、研究目的

本研究旨在探讨空调房间室内气流组织与流场分布的特征，以及其对空气质量和节能性能的影响。具体研究内容包括：

1. 空调房间室内气流组织形态的观测和分析。

2. 空调房间室内气流速度和温度的测量和分析。

3. 空调房间室内流场分布的模拟和仿真研究。

4. 空调房间室内气流组织和流场分布对空气质量和节能性能的影响分析。

三、研究方法

本研究采用多种方法进行室内气流组织和流场分布的研究，具体包括：

1. 实地调查和观测。通过实地调查和气流观测，获取真实的空调房间室内气流组织和流场分布数据，为后续的模拟和仿真提供基础数据。

2. 气流测量。采用热线风速仪和热力图仪对空调房间室内气流速度和温度进行测量和分析，探讨空气流动的规律和特征。

3. 数值模拟。根据实际情况建立空调房间三维模型，采用计算流体力学（CFD）方法对空调房间室内气流组织和流场分布进行数值模拟和分析。

4. 数据分析。通过对实测数据和计算结果进行分析，总结气流组织和流场分布的规律和特点，以及其对空气质量和节能性能的影响。

四、研究意义

通过本研究可以深入了解空调房间室内气流组织和流场分布的特征和规律，以及其对空气质量和节能性能的影响。这对于优化空调系统设计和运行管理具有重要的指导作用，可以降低空调系统的运行成本，提高舒适度和健康性，符合可持续发展的要求，具有较高的实际应用价值。

五、研究计划

本研究计划分为以下几个阶段：

1. 预备阶段：搜集资料，深入了解研究背景和研究现状，制定研究方案，确定研究内容和方法。

2. 实地调查和气流观测阶段：选择样本，实地调查和气流观测，获取真实数据。

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。对于墙壁，可以设定固体壁面边界条件；对于入口和出口，可以设置不同的速度、温度或压力边界条件。