对重庆地区某酒店大堂气流cfd模拟研究①

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1、第39卷第2期西南师范大学学报(自然科学版)2014年2月Vol.39No.2JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Feb.2014文章编号:10005471(2014)2000106重庆地区某酒店大堂气流CFD模拟研究①郦超1,苏杭1,黎家荣1,黎强1,刘斓2,张永东11.西南大学工程技术学院,重庆400716;2.重庆建筑工程设计院有限责任公司,重庆400010摘要:以重庆市某酒店大堂为研究对象,采用flu

2、ent软件对其同侧上送下回的气流组织方式进行模拟,并通过改变送风口送风角度来对比分析其对大堂冬夏季气流特性的影响,以指导选择最优送风角度和调整空调系统.关键词:酒店大堂;气流特性;数值模拟中图分类号:X169文献标志码:A[1]现代酒店大堂一般具有空间高、体积大的大空间建筑特点.对于高大空间空调系统的气流特性研究,目前的主要手段是将气流分析和数值模拟相结合,考虑受到各种可能的内外扰动,确定边界条件和初[2]始条件,通过模拟全面地反映室内的气流分布情况,从而发现最优的气流组织方案.本文拟分析重庆璧

3、山某酒店大堂气流特性在送风量不变的情况下,改变其送风角度,应用FLUENT软件分别对冬夏季不同工况气流速度场与温度场进行模拟,对比分析不同工况下气流的特性,选择最佳送风角度,以指导工程设计及调试.1大堂空调设计情况酒店大堂长43m,宽22m,高15m,总体积超过10000m3.其夏季室内设计温度26℃,相对湿度50%,大气压力963.8hPa;冬季室内设计温度18℃,相对湿度50%,大气压力980.6hPa.人均新风量3/h·人,照明功率15W/m2,设备功率5W/m210m.采用天正空调负荷软

4、件计算得到夏季总冷负荷184kW,冬季总热负荷70kW.大堂空调方式采用一次回风系统,选用一台卧式空调机组.夏季设计工况风量27000m3/h,冬季设计工况风量13500m3/h.考虑到大堂装修情况,选用电动球型DUK-V-400喷口单侧送风,送风口间距2m,风口中心距地面5.3m,共设置20个,回风口设于送风口同侧下方,风口底边距地面0.3m,两端各设一个,风口额定风量12111m3/h.大堂同时设置排风系统,排风口设于大堂顶部,排风量3/h.大堂几何模型及坐标系如图1所示.2778m图1大堂

5、模型示意图2大堂气流数值模拟计算2.1物理数学模型大堂气流数值模拟采用Navier-Stokes方程作为室内气体运动的控制方程组,其中包括连续性方程、动①收稿日期:20130521作者简介:郦超(1988),女,浙江诸暨人,硕士研究生,主要从事设施环境控制方面的研究.通信作者:黎强,副教授.2西南师范大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn第39卷量方程、能量方程.计算中应用标准k-ε两方程模型求解湍流对流换热问题,包括湍流脉动动能K方程及[3]湍流能量耗散ε方程.室内空气流

6、动为不可压缩定常流动,采用Boussinesq基本假设.近壁面区则选择标准壁面函数法,速度压力耦合采用SIMPLE算法.利用FLUENT软件的前处理软件GAMBIT建立酒店大堂的几何模型.采用Tri/Pave网格对风口进行面网格划分,采用混合网格对整个空间区域进行体网格划分,共离散为220937个混合型网格单元.2.2计算条件及算法在模拟中,墙体、照明、设备、人体负荷均通过天正负荷软件计算得出,其中人体和设备负荷均布在大堂地板,照明负荷均布在大堂屋顶.根据经验,夏季和冬季各确定四种送风角度进行数

7、值模拟,对应为不同的四种工况.各初始条件与边界条件如表1、表2所示:表1冬夏季工况送风设计参数单个送风口面积送风口数量送风速度送风角度送风温度工况/参数/m2/个/(m·s-1)/°/K夏季工况一0.0415209.03+7291.15夏季工况二0.0415209.03+10291.15夏季工况三0.0415209.03+13291.15夏季工况四0.0415209.03+16291.15冬季工况一0.0415109.03-15297.15冬季工况二0.0415109.03-20297.15冬季

8、工况三0.0415109.03-25297.15冬季工况四0.0415109.03-30297.15注:冬季工况下,风量减少到夏季额定风量的一半,关闭其中10个喷口,开启喷口间距为4m.表2边界条件名称边界条件类型夏季数值冬季数值东外窗常壁温/常热流空调区304K/非空调区309K-35W·m-2西外窗常壁温/常热流空调区308K/非空调区311K-35W·m-2内墙绝热边界00屋顶常热流/(W·m-2)30-29楼板常热流/(W·m-2)5.5-2人体常热流/(W·m-2)12.512.5照明