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室内气流组织数值模拟与舒适度分析摘要：分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明，分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。
关键词：室内；气流组织；速度场；温度场；数值模拟；热舒适引言传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的，通过反复迭代检查温度和速度。
最后，找到合理的回风方案和参数。
空调房间内的供气射流大多是多个非等温湍流射流，一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律，射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。
介绍。
这种方法忽略了很多其他因素，如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等，因此必然有一定的误差，在某些情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计，是不合适的。
空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。
主要研究方法是将气流的数值分析与模型相结合。
由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、边界条件和初始条件，所以可以完全反映房间内的气流分布，从而确定气流的最佳方案。
1室内空气流动的有限元数值模拟机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动，直接模拟尚不现实。
在解决实际问题时，需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。
笔者作了以下假设：1）室内空气为低速不可压缩气体，且符合 Boussinesq 假设；2）室内空气流动为准稳态湍流流动；3）忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。
2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟2.1研宄对象本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m（长X宽X高）的长方体建筑模型（如图1所示），风口设在外墙侧。
人员和设备由于不断放出热量，对室内气流分布特性有重要影响，将其视作内热源处理。
内热源模型为0.4 mX1.2 mX 1.3 m（长X宽X高）的长方体。
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Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimizationAbstractAirflow-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; Turbulencemodel;Temperature field;Velocity field.目次1引言 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外的研究成果 (1)1.3 本文的主要内容和工作 (2)2空调房间的气流组织形式 (3)2.1气流组织的介绍 (3)2.2常用的气流组织形式 (3)2.2.1侧送侧回 (4)2.2.2上送下回 (4)2.2.3上送上回 (4)2.2.4 下送上回 (5)3 气流组织和室内舒适性的评价指标 (5)3.1 技术指标 (5)3.2 经济性指标 (7)3.3 适性空调室内空气计算参数 (8)4 空调房间的数值模拟过程 (8)4.1 物理模型的建立 (8)4.2网格的划分 (11)4.3数学模型 (11)4.4在Fluent里的参数 (13)4.5解算结果及后处理 (14)5 数值模拟结果分析 (15)5.1侧送侧回的结果及分析 (15)5.2 异侧下送上回的结果及分析 (17)5.3上送上回的结果及分析 (19)5.4上送下回的结果及分析 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 引言1．1 研究的背景及意义随着经济的发展和科技的进步，人们的物质生活水平不断提高，空调的使用越来越普及，人们对居住和工作环境的要求也越来越高，因此对通风空调技术也提出了更高的要求。
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一一能量利用系数n ：t - tH =—p. _______ oL式中，t、t、t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n，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。
⑵.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。
空调房间气流组织的数值模拟研究摘要：随着社会的进步和经济的发展，人们的生活水平不断提高，对居住和工作的建筑环境有了更高的要求，因而对通风空调技术也提出了更高的要求，空调效果成了人们关心的重点。
空调室内的气流组织直接影响着空调系统的使用效果，是关系着房间工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感觉的重要因素，是空气调节的一个重要的环节。
本文采用CFD方法，对办公室空调房间内的气流组织进行三维数值模拟计算，并对模拟的结果进行分析讨论。
关键词：气流组织；数值模拟；速度场；温度场1物理模型本文所研究的空调办公室房间尺寸为6.8m×6.0m×4.0m，柜式空调机送风口的尺寸500mm×300mm，送风口中心距地1.55m，回风口的尺寸为500mm×500mm，回风口贴地。
立式空调机斜侧放置在墙角，与墙壁成45°夹角。
空调房间有11台计算机、11个人员、4盏荧光灯等热源。
为了简化计算，计算机为400mm×400mm×400mm的正方体模型，其中心距地1m；人员为坐姿，为一个400mm×400mm×1200mm的长方体模型；荧光灯为50mm×50mm×1200mm的长方体模型，距地2.6m，白天不考虑灯光照明。
坐标原点为房间的几何中心。
简化的物理模型如图1。
图1房间的物理模型2数学模型为了简化问题，作如下的假设：（1）室内气流为不可压缩常物性牛顿流体，稳态湍流流动，且符合Boussinesq假设；（2）不考虑太阳辐射以及房间内部各表面的辐射换热影响，固体壁面上满足无滑移条件，在计算模型中不考虑；（3）门、窗、墙壁密闭性好，不考虑漏风的影响。
根据实际情况采用的计算方法是由Launder和Spalding等提出的k双方程模型。
模型的控制方程为：①连续性方程（1）式中，ui 为xi方向上的时均速度，m/s。
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 日题目空调房间气流组织数值模拟和优化摘要：气流组织对空调室内的空气环境、空气品质有着重要的影响，直接关系着室内的温度、区域流速及空调能耗，是空气调节的一个重要环节。
有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，保证实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义。
影响空调房间气流组织的主要因素是入口风速、进风口的位置、进回风口的相对位置等，本文首先使用Gambit软件建立物理模型和网格划分，并用Fluent软件进行数值模拟，以直观的方式表示各不同气流组织方案下的气流的温度场和速度场，分析得出对于办公室等类似的空调房间，侧送侧回、上送下回、上送上回、下送上回等四种气流组织都比较适合的。
但是侧送侧回和上送上回的气流组织形式更优。
关键词：气流组织数值模拟紊流模型温度场速度场Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimizationAbstractAirflow-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; Turbulencemodel;Temperature field;Velocity field.目次1引言 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外的研究成果 (1)1.3 本文的主要内容和工作 (2)2空调房间的气流组织形式 (3)2.1气流组织的介绍 (3)2.2常用的气流组织形式 (3)2.2.1侧送侧回 (4)2.2.2上送下回 (4)2.2.3上送上回 (4)2.2.4 下送上回 (5)3 气流组织和室内舒适性的评价指标 (5)3.1 技术指标 (5)3.2 经济性指标 (7)3.3 适性空调室内空气计算参数 (8)4 空调房间的数值模拟过程 (8)4.1 物理模型的建立 (8)4.2网格的划分 (11)4.3数学模型 (11)4.4在Fluent里的参数 (13)4.5解算结果及后处理 (14)5 数值模拟结果分析 (15)5.1侧送侧回的结果及分析 (15)5.2 异侧下送上回的结果及分析 (17)5.3上送上回的结果及分析 (19)5.4上送下回的结果及分析 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 引言1．1 研究的背景及意义随着经济的发展和科技的进步，人们的物质生活水平不断提高，空调的使用越来越普及，人们对居住和工作环境的要求也越来越高，因此对通风空调技术也提出了更高的要求。
在空调房间内，气流组织是通风和空调系统的重要组成部分，气流组织直接影响室内空调效果，是关系着房间工作区的温度、湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感的重要因素，是一切空调工程设计中必须考虑和重视的问题。
有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，实现工作环境健康舒适性有着重要的意义。
因此人们希望在建筑规划设计阶段就能详细了解由空调通风所形成的室内空气速度场、温度场、湿度场以及有害物浓度场等的分布情况，从而制定出最佳的气流组织方案[1]。
空调房间内的空气分布与送/回风口的尺寸、形式、数量及位置，送风参数（送风温度，风速），房间的大小及污染源的位置和性质等有关。
这些参数直接影响空调室内调节效果，影响室内的温度，风速和室内人员的舒适度，是空气调节的一个重要环节，也是空调设计过程中要重点考虑的一个环节。
由于影响空气分布的因素较多，加上实际工程中的具体条件的多样性，因此难于用简单的理论或经验表达式来综合上述诸多因素的影响。
目前，在空间气流分布计算方面，较多采用依赖于实验的经验式，由于实验条件的不同，在各种实验结果间存在一定的差异，但在总体规律性方面却基本雷同[2]。
1.2 国内外的研究成果鉴于空调房间的气流组织形式对能源的损耗、室内空气的品质和人体健康舒适性有着至关重要的作用。
国外从20世纪20年代就对此领域展开了研究，如对等温、非等温射流运动规律的研究，送风方式与舒适度关系的研究，各类建筑物不同送/回风方式的研究，室内空气品质的研究等。
在国内，天津大学的马九贤教授于80年代组织建造了国内第一个专门用来对空调房间内气流情况进行研究的实验室，并取得了一定的研究成果，为进一步进行房间气流的研究奠定了基础[3]。
文献[4][5]得出下送风气流组织的送风口形式、送风进口作为示踪与人体距离、送风速度和送风温度对人体热舒适的影响。
文献[6]利用C02气体，研究了空气龄与质点换气效率、房间换气次数之间的关系。
Nielsen等人对空调房间模型内二维流动进行了模拟实验[7]。
Zhang G、Morsing 和Bjerg等人在Nielsen研究的基础上改变模型房间长宽高等比例进行了模型实验[8]。
J.D. Posner等人采用RNG k-ε模型模拟预测模型室的测量[9]。
随着计算机技术的发展，CFD技术开始用于空调房间的气流分析。
1974年，丹麦的Nielsen首次将CFD技术应用于空调工程，数值模拟空调房间室内空气流动情况，利用流函数和涡旋公式求解封闭二维流动方程。
Chen Qingyan则在1988年利用CFD技术对建筑物能耗、室内空气流动情况以及室内空气品质等问题进行了分析和研究。
在2000年Topp、Nielsen和Davidson在全方位通风的房间内，利用CFD方法模拟了在等温壁条件下的空气流动情况[10]。
国内也有众多的研究者利用CFD技术对空调房间气流组织进行优化和研究。
1988年，张建忠分析了数值模拟方法在通风空调领域的应用情况，还对常见的工业敞口槽通风问题作了数值计算分析，把问题简化为二维稳定不可压缩的粘性流动[11]。
文献[12]利用实验和数值模拟方法研究了空洞建筑上送风情况下空调室内的流场分步情况，指出送风温度和风速是对温度分层高度有重要影响。
上述文献虽对空调房间气流组织进行了大量的研究，但只是对工程上某种具体的气流形式的研究没有对不同气流组织形式进行系统、详细地比较。
关于空调室内气流组织下的温度详细分布的文献未见报道。
1.3 本文的主要内容和工作本文以计算流体力学和数值传热学为理论基础，对空调房间的气流组织形式和室内空气三维湍流流动的数值模拟方法进行分析，使用Gambit建立夏季空调房间常见的四种气流组织模型，采用FLUENT软件以直观的方式显示了四种气流组织方案的气流流型，分析讨论其气流分布规律、特点，并将数值计算结果进行处理，并将各种不同送气流组织形式下的温度场和速度场进行对比，总结各种气流组织形式的优缺点。
本文内容安排1、简述气流组织研究的背景及意义，并简单介绍国内外气流组织研究现状。
2、介绍空调房间气流组织及常用的气流组织形式。
3、介绍空调室内舒适性的评价指标和气流组织的评价指标。
4、使用Gambit建立气流组织模拟的物理模型，并对其进行适当简化，对物理模型进行网格划分，确定Fluent软件中的参数设置，应用Fluent软件，对常见的四种气流组织形式进行模拟计算。
5、对模拟结果进行分析，得出结论。
2 空调房间的气流组织形式2.1 气流组织的介绍狭义的气流组织指的是上（下、侧、中）送上（下、侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式，即气流组织形式；广义的室内气流组织，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布。
经过一定处理过后的空气，经过空调系统进入空调房间，与室内空气进行热湿交换后由回风口排出。
显然，空调房间的速度场、温度场的均匀性和稳定性与室内空气的流动情况密切相关。
气流组织设计的目的就是合理的组织室内空气的流动和分布，使室内工作区空气的温度、湿度、风速和洁净度能更好地满足室内人员的舒适感要求。
只有合理的气流组织才能充分发挥送风的冷却和加热作用，均匀地消除室内的冷(热)、湿负荷，并有效的排除有害物和悬浮在空气中的灰尘,满足室内人员对新鲜空气的需求。
