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1、室内自然对流数值模拟分析孙进旭(开封大学开封475004)摘要:研究建筑围护结构传热与流体流动综合作用下室内自然对流数值模拟,建立了一套同时在固体4-流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟方法。具体分析了瑞利数变化范围为106到10时建筑围护结构传热对室内自然对流的影响。数值预测结果表明:该方法能够真实反映室内自然对流问题。为室内自然对流问题数值模拟找到了一种实用有效的方法。关键词:共轭传热自然对流瑞利数数值预测ANUMERICALSIMULATIONOFZNDOORNATURALCONVECTIONSunJinxu(KaifengUniversity
2、Kaifeng475004)Abstract:Itisstudiedthenumericalsimulationoftheindoornaturalconvectionunderthesyntheticalactionofthetransmitheatandfluidcirculation;buildsasetofnumericalsimulationwaysofsimultaneouslywholly-solvingthecontinuityequation,momentumequationandenergyequationinthesolid-fluidregionItisa
3、nalyzedtheinfluenceoftheheattransmissionofspaceenclosingstructuretotheindoornaturalconvectionwhentheRayleighnumber46variesfrom10to10Numericalpredictionsshowthatthesewayscangenuinelyreflecttheproblemsoftheindoornaturalconvectionandfindapracticalandeffectivewayforthenumericalsimulationtosolvethe
4、indoornaturalconvectionproblemsKeywords:conjugateheattransfernaturalconvectionRayleighnumbernumericalpredictions近年来,室内气流组织数值计算已有了很大的恒温Tk,右边冷壁面保持恒温Tc;上下壁面则为绝发展,利用数值方法对传热的研究也有突破,然而,热条件;速度在壁面处均取无滑移边界条件:U=V对于建筑围护结构传热对室内气流的影响还未得到=0。模型参数及边界条件如图1所示。充分考虑,数值求解范围仅限于流体流动区域,建筑围护结构对室内气流的影响仅体现在能量方程边
5、界条件处理上:假设壁面温度恒定(第一类边界条件);绝热(第二类边界条件)或已知壁面边界处的对流换热系数(第三类边界条件)。众所周知,实际围护结构内表面的温度无法保持恒定或绝热条件,另外空气在表面各部分的运动情况不可能完全相同,整个表面上对流换热系数的局部值并不是一个常量。为客观真实反映建筑围护结构传热对室内气流的影响,正确模拟室内环境。本文研究了共轭传热室内自然对流数值模拟。图1研究对象及条件1研究对象及条件2控制方程简单起见,本文计算对象为各边尺寸均为L的方腔,并考虑方腔左边有一厚度为G(G=L/5)的作者:孙进旭男1969年出生讲师硕士研究生垂直壁面,壁面热传导
6、系数为ks。左边热壁面保持收稿日期:2006-04-10134IndustrialConstructionVol.36,Supplement,2006工业建筑2006年第36卷增刊假设建筑围护结构和室内流体的热物理特性与以上描述的共轭传热问题控制方程以建筑围护温度无关。忽略室内辐射换热。根据室内不可压缩结构的外表面作为计算区域的边界,计算区域包括定常流体流动N-S方程与建筑围护结构热传导流体与固体两部分。在计算对通用的因变量(的通方程的共性,我们可以将共轭传热问题整体求解控用控制方程(5)时,采用Patankar提出的对(求调和制方程统一描述为:平均的措
7、施,应用交错网格控制容积法对方程离散,UV差分格式取基于上风的延迟修正QUICK方案,离连续性方程+=0(1)XY散方程求解采用逐线松弛迭代,在线迭代方向上利动量方程(UU)+(VD)=用TDMA算法。另外,在求解建筑围护结构导热方XY**22程时,固体区域内取一个很大的粘度(s),这样PjUUX+(X2+Y2)(2)就保证了在围护结构的外表面上给定的零速度将控Ra/Pr制整个流体区域,从而使能量方程(4)中
