百叶风口送风射流数值模拟

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1、百叶风口送风射流的数值模拟　　清华大学赵彬李先庭彦启森　　Numericalsimulationoftheairjetfromaregister　　ByZhaoBin★LiXiantingandYanQisen 提要：为简化风口入流边界条件的描述，提出用N个简单开口代替不同方向出流的百叶风口；建立了N点风口模型，据此模型对不同出流条件的百叶风口射流进行了数值模拟，并就轴心速度衰减、射流扩展角及断面流速分布等与实验数据进行了对比。结果表明，当N=1或3时，模拟结果令人满意。关键词：风口模型送风射流百叶风口模拟Abstract　　Tosimplify

2、thedescriptionofinletboundaryconditionsofindoorairflowsimulationputsforwardN-pointsupplyairoutletmodelinsteadofdiversedirectionairflowoftheregister.Presentstheexamplesundervariedinletvelocitiesanddirections.Discussesthesimulatedresultsandexperimentaldataoftheaxialvelocitydeca

3、y,angleofdivergenceandjetvelocityprofile.ComparisonsbetweenpredictedresultsandexperimentaldatashowthatwhenNisequaltooneorthree,thesimulatedresultsaresatisfactory.Keywords　　supplyairoutletmodel,supplyairjet,register,simulation★TsinghuaUniversity,China　　百叶风口是空调通风领域应用最广的一类送风口，通过

4、调整叶片角度可产生不同的射流，因而在工业、民用以及商用建筑中广泛应用，满足不同精度的空调要求。百叶风口送风射流由各个叶片之间空隙形成的射流汇聚而成，对室内空气流动数值模拟时，要详细描述势必需要划分很详细的网格，计算量很大甚至不可算。为此，笔者提出用N点风口模型来描述常用的百叶送风口的入流边界条件。1N点送风口模型简介　　N点风口模型利用N个简单开口替代不同出流方向的送风口以简化对其入流边界条件的描述，N的取值视送风口出流条件而定。为保证简化描述不丧失太多的入流条件信息，从而确保结果的合理性，在N点风口模型中应保证影响射流的一些主要因素与实际情况一

5、致。文献[1～3]指出，影响室内空气射流特性的主要因素有射流质量流量、动量流量、浮力通量（非等温射流）以及送风口形状、位置（决定送风口出流特性）等。简单开口替代复杂送风口后，模型势必改变原来的送风口出流特性，但可以保证入流的质量流量、动量流量、浮力通量与实际一致，以保证一定的出流条件下送风射流在湍流充分发展段（主体段）的特性不变。这便是N点风口模型的基础：　　空调送风口射流浮力通量为：　　　　　　　　　　　(1)　　式中g为重力加速度，m/s2;L为入流风量，m3/s；ΔT为送风温度Tin和室内温度T0之差，K；β为空气膨胀系数，K-1；T0为室

6、内平均温度，K0　　由于温度是个标量，且在实际中，空调通风房间的送风温度都比较均匀，即可认为都为Tinc结合Boussinesq关于密度（温度）变化不大时其变化只作用于浮升力项的假设[4]（空调通风流动时温度变化不大，满足此假设），可认为室内温度T0不变，因此只需保证入流质量流量或体积流量与实际值相等，再定义入流温度Tin，即可使得入流浮力通量与实际的一致。这说明不附加任何手段即可在模型中保证质量流量与实际值一致的同时保证浮力通量的一致。　　关键和难点在于如何保证模型描述的动量流量也与实际一致。由于实际送风口大多数外形面积和有效通过面积并不一致，

7、仅用简单开口替代实际送风口，难以保证质量流量和动量流量同时与实际情况一致[5]。如常见的孔板送风口其有效面积与外形面积之比通常在0.2以下，简单替换之后带来的误差很大。为此，N点风口模型用N个简单开口替代描述实际送风口：不同的出流方向代表不同的入流动量（动量为矢量），送风口出流不同方向中的每一个方向可称为一"束"，每一束是由送风口几何形状形成的一股或数股小射流的合成，记送风口出流不同方向束数为N，即：　　　　　　　　　N=送风口出流方向束数　　　　　　　　　　　　　　（2）　　对任一个简单开口，均如下考虑入流动量的描述以避免分别定义连续方程和动量

8、方程的边界条件：　　　　　　　　　　　（3）　　式中：Jin为入流动量流量，kg·m/s2;m为入流质量流量，kg/s;　vr为实际入流