侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的三维数值研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的三维数值研究作者姓名刘德民学科专业市政工程指导教师王锦教授培养院系土木建筑工程学院五年三月硕士学位论文侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的三维数值研究作者：刘德民导师：王锦北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交

2、论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名中图分类号：学校代码：：密级：公开北京交通大学硕士学位论文侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的三维数值研究作者姓名：刘德民学号：导师姓名：王锦职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：市政工程研宄方向：冷却塔性能优化北京交通大学年月致谢时光荏苒，岁月如梭，经过两年多的努力，终于有了现在的成果。’回首硕士学习生涯，既有百思不得其解的困顿，又有恍然大悟的欣喜，随

3、着硕士论文的完成，这一切都将画上句号，但求学路上老师和亲友给我的热情指点和亲切关怀却让我永远难以忘怀，在此，我将最衷心的感谢献给您们。首先，以最诚挚的心感谢恩师王锦教授对我的悉心指点和亲切关怀。王老师以开拓的视野、创新的思维、深邃的认知、博大的胸襟，在为人、处事及做学问方面都言传身教，使我受益匪浅，让我在未来的工作与生活中看的更远、让我在面对困难和挫折时更加自信。尤其在冷却塔项目的研宂及本次论文的创作中，王老师对我的研宄内容既进行了前期宏观把控又提供了细致入微的指点。王老师还给我提供了众多将科研与实践相结合的

4、机会，使我能够在走向工作岗位前更加全面的锻炼了自己。其次，感谢澳大利亚悉尼大学博士、阿曼学者博士，及博士在冷却塔二维及三维研究方面给我提供了莫大的帮助；感谢北京交通大学严林博博士、崔会敏博士，两位博士在理论及软件方面给了我悉心的指导，使我对科学研究更加热衷；感谢中科院上海应用物理研宄所熊烈先生，熊先生在我每次遇到困难时均给予我积极的鼓励和支持；感谢课题组成员龚春辰、曹成艳、丁红及王嘉进等同学，他们在科研和生活中的帮助使我培养了更加积极的心态。最后，感谢我的父母和未婚妻。我敬爱的父母在二十多年来一直默默的支持我

5、，给我以最大的鼓舞和支持；母爱如水、父爱如山，我将用我最大的努力来回报您们，为了我们幸福的家庭。感谢我亲爱的未婚妻苏婷凤女士，是她默默地陪伴我走过了物质贫瘠的学生时代，使得我更坚定了对科研、对人生的不懈追求。值此论文结束之际，对所有支持和帮助过我的师长、亲友和同学一并感谢。摘要摘要自然通风湿式冷却塔广泛应用于热电站，其性能受填料、冷却水、气象条件及冷却塔结构等影响。环境侧风存在时，冷却塔内空气流场发生改变，从而影响水气传热传质，使得冷却塔出水温度改变。目前，己有学者对侧风条件下冷却塔的性能进行研宄，并提出了加

6、装导风板优化侧风影响下冷却塔性能的方案；但关于侧风对冷却塔性能影响机理及不同数量导风板对冷却塔优化效果的分析不足。本文基于传热传质理论和计算流体力学软件，喷淋区及雨区釆用离散相模型；填料区划分为个子区域，各子区域加载基于模型的质量、动量、能量及组分源项，并采用标准湍流模型进行方程封闭，建立了冷却塔三维数值模型。采用该模型分析了不同侧风下塔内流场、出塔水温及填料子区域传热传质效果，提出了侧风影响冷却塔性能的机理；通过研究不同数量导风板对冷却塔流场及性能的影响，确定了导风板最佳加装方案；研究了入塔水温、布水量、环

7、境空气温度、相对湿度及填料高度对通风量、出水温度等的影响，从而确定了其对冷却塔性能的影响程度，为多途径优化冷却塔性能奠定基础。研宂结果表明：无侧风时，冷却塔雨区形成低压区，而进风口处产生轴向漩涡；侧风风速增大，雨区低压区发展为径向漩涡且影响范围增大，此时较大的惯性力推动漩涡向背风侧偏移，并在侧风时从背风侧后方偏移出冷却塔；轴向漩涡随侧风风速增大而影响范围增大，从而压缩轴向通风截面积，使得轴向通风量减小；此外，较大侧风（彡引起的强惯性力使得雨区产生横向风，增强了雨区换热能力。填料子区域风速及传热能力的分析验证了

8、该理论的可靠性。随侧风在内增加，冷却塔通风量降低、出水温度升高；侧风时冷却塔通风量较无侧风时减小出塔水温则提高。侧风超过，冷却塔性能提升，侧风时出塔水温甚至低于无侧风时。冷却塔进风口加装块导风板为最佳方案；在侧风时加装块导风板，冷却塔出水水温较不加装导风板降低。常见工况下，空气温度对冷却塔运行效果影响最大，其次是入口水温及布水量，填料区作为主要传热传质区，其高度对冷却塔性能影响也较大，而环境空气湿度