空调室内三维紊流流动与传热的数值模拟

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1、2003年第3期制冷与空调1空调室内三维紊流流动与传热的数值模拟董军启董丽娜（大连海事大学轮机工程学院大连116026）[摘要]采用三维紊流模型，应用有限容积法计算了室内空调的气固耦合传热问题，并对室内空调的气流组织形式，主要是对流速场,温度场进行了数值模拟计算，为空调室内的气流组织形式的优化设计及舒适性提供了研究依据。[关键词]空调数值模拟流速场温度场紊流模型NumericalSimulationof3-DTurbulenceFlowandHeatTransferoftheDoorsDongJunqiDongLina(DalianMa

2、ritimeUniversity116026)[Abstract]Byzero-equationturbulencemodel,thetreedimensionindoorairflowandsolidheattransferareresolvedbyfinitevolumemethod.Andtheairdistributionofvelocityandtemperaturefieldsinthechamberarenumericallysimulated.itprovidethebasisfortheoptimaldesignoft

3、heairdistributionandcomfortablestudyinthecompartmentwithairconditioner.[Keywords]airconditioner,numericalsimulated,velocityfield,temperaturefield,turbulencemodel1.引言自1974年计算流体力学(computationfluiddynamics,CFD)始用于模拟室内空气流动以来,CFD技术越来越多的应用于指导空调通风房间的气流组织设计与分析。由于空调房间内的非等温流动通常是自然

4、对流和强迫对流同时存在的混合对流湍流流动,难以选择合适的湍流模型对其进行快速,准确的数值模拟.本人查阅大量的文本文是以某办公室为计算对象，该房间的几献,发现国内目前还很少有人对整个空间进行三何尺寸是长×宽×高=5m´4m´2.0m,送风口维的速度场和温度场的数值模拟.本文利用用于0.2m´0.4m置于东墙壁X=5m,Y=1.8mZ=1.8m计算流动和传热的大型商用软件—PHOENICS,采处；出风口0.2m´1.0m至于南墙壁下部用有限容积法对整个计算空间进行三维的空间的Y=0,X=0,Z=0.室内设置有办公桌一张,办公沙发温度场和速度

5、场的数值模拟,研究了送风速度送两套,二者并不影响网格的划分。示意图如上图：风方式对整个三维空间的温度场和速度场的影响,2.2风口模型进而用于指导工程应用。为了便于求解,对进风口进行简化处理。风口的动量模型采用一个简单的开口替代结构复杂的,2.数学物理模型不同的出流方向的送风口.该风口设置其进风速2.1物理模型度是v=-1.5m/s,v=0m/s，xyv=0.5m/s0,送风温度T=30C。室内与室外z具有相同的初始压力为大气压P=100Kpa。董军启，男，1977年10月生，硕士研究生，大连海事大学轮机工程学院2制冷与空调2003年第3

6、期2.3控制方程:的办公桌和办公沙发等障碍物都假设为绝热,并由于空调室内空气流动是自然对流和强迫对且设障碍物处的粘性系数为无穷大,它们的存在流共同作用的混合湍流流动,通常采用的k-e只是影响空气的流动和网格的划分。在计算时采湍流模型的模拟效果并不是很理想,采用更为高用的是在笛卡尔坐标下的网格划分,网格数是级的湍流模型,如代数应力模型ASM,微分应力模30´20´20.利用CFD/NHT商用计算软件型DSM等,模拟时间长。而ChenQ等人提出的零PHOENICS求解离散控制方程。方程模型并经过大量的验证,该零方程模型在模1.为保证计算的精

7、度对流项采用二阶迎风拟空调房间的空气自然对流和混合对流收到很好格式,将扩撒项与对流相的影响系数分开,的模拟效果。为此本文采用ChenQ等人提出的零使方程稳定。方程模型.此湍流模型的控制方程是三维零方程2.对速度,温度,压力项的耦合求解,采用通紊流模型,零方程模型(zero－equationmodel)用的SIMLEST算法。也就是不需要微分方程而是用代数方程把湍流粘计算结果及分析:性系数（turbulentviscosity）与时均值联系起本文对计算空间的三维温度场，速度场，及压来的模型。本文采用的湍流模型将湍流的粘性系力场进行了计算,

8、在主频1.6GHZ，内存为512MB数用一个代数方程表示如下：的PC机运行4分钟20秒，迭代500次。计算结果比较理想.下图是对计算空间的温度场和流速h=0.0387rn.l⋯⋯⋯⋯(1)t场的计算结果图。