285 某宴会厅内气流组织和温度场的数值模拟分析

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1、某宴会厅内气流组织和温度场的数值模拟分析深圳奥意建筑工程设计有限公司龙娟王彬何菁摘要本文选定空中华西村宴会厅为研究对象。按现行设计的空调送、回风形式和风口布置位置进行CFD模拟研究，直观展现现行设计方案气流组织及温度场的分布状态，从而对该宴会厅空调方案的改进提供实用的参考依据。本文对空中华西村宴会厅在夏季空调工况下的气流组织和温度场进行了分析研究。此次模拟通过改变送风方向来分析比较送风角度如何影响其内的气流组织和温度场分布，从而指导实际设计。同时也以此工程实例显示了CFD技术应用于高大空间空调气流组织设计和分析的强大能力。关键词宴会厅气流组织温度

2、场模拟本文选定空中华西村宴会厅为研究对象。按现行设计的空调送、回风形式和风口布置位置进行CFD模拟研究，直观展现现行设计方案气流组织及温度场的分布状态，从而对该宴会厅空调方案的改进提供实用的参考依据。宴会厅设计概况介绍如下：1宴会厅设计概况（地点：江苏无锡）宴会厅空调通风由两部分组成，按宴会大厅和主席台两块区域划分为两个独立的空调通风系统。宴会大厅面积为2141㎡，人数1500人；主席台面积417㎡，人数45人。南外窗传热系数：2.51w/(m2·K)1.1围护结构参数南外墙传热系数：0.98w/(m2·K)屋面的传热系数：0.61w/(m2·K

3、)南外窗面积：790㎡屋顶面积：2558㎡1.2室外设计气象参数冬季空调室外计算千球温度：-5℃夏季空调室外计算千球温度：34.6℃冬季通风室外计算干球温度：2℃夏季通风室外计算干球温度：32℃夏季空调室外计算湿球温度：28.6℃大气压力：冬季，1025.9hPa；夏季，1004.9hPa冬季空调相对湿度：75%1.3室内设计参数冬季室内温度16℃，相对湿度60%夏季室内温度25℃，相对湿度65%人均新风量：30m3/h.人单位面积设备冷负荷：15w/㎡单位面积照明冷负荷：15w/㎡1.4负荷情况经鸿业软件计算得：冷负荷最大值时刻出现在13：00

4、宴会大厅空调区的全热冷负荷（含新风）：818404W宴会大厅空调区的全热冷负荷（不含新风）：339200W宴会大厅空调区的显热冷负荷：172200W宴会大厅的新风量：45000m3/h主席台全热冷负荷（含新风）：27405W主席台全热冷负荷（不含新风）：13025W主席台空调区的显热冷负荷：8358W主席台的新风量：1350m3/h1.5风管道空调系统原设计方案宴会大厅布置四台额定风量均为21238m3/h的机组，空调机组对称布置，同侧的空调机组上下布置，上侧空调机组设置一根环形送风管道，送风管道均匀布置16根支管道，每根支管道末端设球形喷口，喷

5、口中心标高7.8米，喷口向上倾斜角度15度，每个喷口设计风量为1250m3/h，设计风速为14.6m/s，该层喷口负责远距离的空调区域。下侧空调机组设置一根环形送风管道，送风管道均匀布置25根支管道，每根支管道末端设球形喷口，喷口中心标高3.3米，喷口水平送风，每个喷口设计风量为770m3/h，设计风速为9m/s，该层喷口负责近距离的空调区域。同侧的两台空调机组共用一个回风井，设置一根环形回风管道下皮标高3m，回风总量为39952m3/h。主席台布置一台额定风量为12912m3/h的机组，在5.0米高处布置一根送风管道，送风管道均匀布置10根支管

6、道，每根支管道末端设球形喷口，每个喷口设计风量为1100m3/h，设计风速为12.8m/s。主席台共两个回风口，分别设在送风口两侧，风口宽300mm，高3000mm，底标高为0.3m，总回风量为11562m3/h。统一排风，采用两台风量为19500m3/h的排风机设置于屋顶。喷口型号均采用球形喷口DUK-315，该喷口可以自由转动角度。回风口均在环境压力、温度条件下回风，新风与回风混合经表冷器处理后送入宴会厅。2分析方法和模拟工具对于宴会厅这类高大空间，其空调送风设计最大的难点便在于难以预测空间内气流流动情况，无法在设计阶段预知室内空气温度、速度

7、分布，从而也就很难得到较为正确合理的设计。自从20世纪70年代CFD技术开始应用于室内空气流动数值模拟以来，CFD技术因其快速、廉价、易于模拟真实条件等优点而越来越广泛地用于对暖通空调领域内的各种流动问题进行模拟。利用CFD技术对大空间的气流组织形式进行数值模拟[1],可以快速有效地指导设计和分析问题。文献[2][3]均是利用CFD技术对大空间的气流组织形式进行数值模拟，从而确定出该高大空间空调气流组织的改进方案。本文研究的问题属于室内不可压缩气体三维稳态问题，微分方程中的非稳态项为零。基于空气湍流特性的微观解析，主要方法是采用Launder及S

8、palding等提出的一种平均湍流能量模型k-ε双方程湍流模型求解方程组。采用k-ε双方程模型求解湍流对流换热问题，控制方程包括连续性方