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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1、第三类边界条件数值模拟室内热环境及其实验验证 贾玉凤 邹志军 黄晨 罗行 李俊红摘要: 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 0.引言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
2、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。1.环境实验室简介如图1所示,环境实验室内尺寸为4.9m3.5m2.5m,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16cm69cm,距东墙中侧设有一30cm30cm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。2.数值模拟计算与结果2.1 物理模型及数学模拟概况模拟用物理模型如图1所示,其墙体传热系数为0.383W/(Km2),墙外侧温度
3、28。送风速度为2.35m/s,送风温度17.8,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-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。2.2 数值模拟结果2.2.1 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
4、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。 2.2.2 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。3.实验验证3
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- 第三 边界条件 数值 模拟 内热 环境 及其 实验 验证
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