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1、第2卷第2期热科学与技术Vol.2,No.22003年6月JournalofThermalScienceandTechnologyJun.2003文章编号:167128097(2003)0220162206工位空调送风气流数值模拟风口模型的比较杜国付, 端木琳, 舒海文(大连理工大学土木水利学院,辽宁大连 116024)摘要:研究在模拟工位空调流场时如何引入入口边界条件,即建立风口模型。列举了目前通常采用的六种风口模型,鉴于工位空调的特性选择了计算机直接模拟风口形成入口边界条件的方法。作为比较,选择了另外两种模型进行模拟。结果表明,计算机直接模拟风口形成入口边
2、界条件的方法不但在室内气流模拟中得到了较好的结果,而且也对风口内的气流作出比较好的描述。关键词:计算流体力学;风口模型;工位空调中图分类号:O35文献标识码:A己的特点,其末端装置距人体较近,人的工作区处0 引 言于射流区,而不是像普通空调那样处于回流区。因通常空调系统送风装置的几何形状比较复此,对风口进行充分的细节描述对于了解工作区杂,相对于空调房间的几何尺寸而言则比较小。为气流分布具有非常重要的意义。了能够详细地反映送风口的情况,在进行数值模作者对现有的风口模型进行了分析对比,选拟时,风口处网格必须划分至毫米数量级,而在模择了三种方法进行了模拟研究,发现计
3、算机直接拟室内气流时,计算区域则达到米的数量级,要实模拟形成入口边界条件较好地反映了工作区内的现两者的协调必然导致产生巨大数量的网格,这气流模式,同时也描述了风口静压箱内气流流场。就对计算机的性能提出了非常高的要求。基于这1 常用的送风口模型个原因,很多学者对风口入流边界条件进行了简化,产生了许多风口模型。然而过多的简化会导致1.1 传统模型引入不真实的风口条件,进而影响模拟的准确性。这是非常简单的方法,就是将模型中的送风因此,风口模型必须要能够尽可能多地对入口条口面积取为实际散流器的外形尺寸,根据入口处件进行细节描述,同时也要注意简单化,以避免产的流量和送风
4、口面积计算出送风口风速。因为这生不必要多的网格。种方法简单直接,所以在模拟室内气流时曾被使就目前的研究情况来说,比较广泛使用的风用过。口模型主要包括传说模型、基本模型、动量方法、1.2 基本模型[1,2]盒子方法和指定速度方法。通常这些模型对末1991年Heikkinen提出了该模型。在该模型端送风装置的特性不予考虑或者考虑得不够,模中风口被一个具有相同的送风面积、长宽比和送拟主要是针对室内的气流运动而进行的,而没有风方向的矩形开口所代替(见图1)。模拟时可以模拟送风装置内部的气流。由于人们通常关注的使用一个或者多个开口,但最普遍的做法是采用是射流的回流区,这
5、种简化是允许的,在某些情况一个矩形开口。风口处的速度值:下也得到了较好的结果,同时又节省了计算时间。v=LöAe(1)工位空调相对于其他的空调系统来说具有自其中:L为流量,Ae为风口有效面积。收稿日期:2003204202; 修回日期:2003204215.基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20022143).作者简介:杜国付(19762),男,硕士生,主要研究方向:空调流场的数值模拟.E2mail:fuguodu@163.com©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.
6、第2期 杜国付等:工位空调送风气流数值模拟风口模型的比较163图1基本模型Fig11Basicmodel图3指定速度法(三维)1.3 动量方法Fig13Prescribevelocitymethod(three2dimensional)1991年Chen等提出了动量方法,使用一个与实际风口外形尺寸一样大小的矩形开口代替实际风口,风口上动量均匀分布,由式(2)确定。LLAL1Jin=mvr=m=m=m(2)AeAAeAf其中:vr为实际入流速度,L为实际入流风量,Ae为风口有效面积,A为风口外形面积,f为风口有效面积与外形面积之比。图4指定速度法(二维)1.4
7、 盒子方法Fig14Prescribevelocitymethod(two2dimensional)Nielsen第一次成功地在CFD模拟中使用盒1.6 计算机直接模拟风口形成入口条件子方法。该方法中边界条件是在围绕风口附近的当前的计算机性能已经使得通过计算机进行一个假想的矩形或者长方体表面,而不是在风口CFD实验以减少人工实验的数量成为可能。在空上。图2所示为二维情况,假想的平面距风口的距气动力学领域已采用了高性能的计算机并且配合离如图中的xa和yb所示。a界面上速度值由风口风洞实验用于研究开发飞行器的方法,因而在暖射流特性公式计算或者通过实测得出,其他的变
8、通空调领域也可尝试使用。这种模型先对从
